日本開發(fā)出穩(wěn)定形成單分子器件的技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)分子計(jì)算機(jī)
圖1：利用高分子形成的單分子器件
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東京工業(yè)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系博士一年級的原島崇德和西野智昭副教授與筑波大學(xué)的小野倫也副教授（現(xiàn)為神戶大學(xué)教授）等人組成的研究小組，成功開發(fā)了能以良好的再現(xiàn)性形成穩(wěn)定的單分子器件的技術(shù)。
近年來，利用物質(zhì)的最小單位——分子制造計(jì)算機(jī)的分子電子備受期待。因?yàn)槟壳暗挠?jì)算機(jī)和智能手機(jī)等使用的半導(dǎo)體集成電路在不久的將來會達(dá)到微細(xì)化的極限，無法再進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
因此，為實(shí)現(xiàn)新型計(jì)算機(jī)，業(yè)界正在積極研究和開發(fā)具備晶體管等功能的單分子器件。不過，使用單分子的器件具有形成概率低、且容易斷裂的缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)分子電子，亟需開發(fā)能以良好的再現(xiàn)性穩(wěn)定形成單分子器件的技術(shù)。
單分子器件是指在一個(gè)分子上形成導(dǎo)線和開關(guān)等功能的器件。利用該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)以分子為基礎(chǔ)制作極微小電子電路的分子電子。但以前開展的關(guān)于分子電子的研究存在課題，單分子器件的穩(wěn)定性非常低。
此次的技術(shù)利用高分子實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，能將器件的保持時(shí)間提高至3.6倍，再現(xiàn)率提高至5.2倍。隨著這兩項(xiàng)性能的提高，器件的穩(wěn)定性比采用以往的技術(shù)時(shí)大幅提高21倍。另外，流動單分子器件的電流噪聲比以前降低40％，這項(xiàng)性能的提高對傳輸電信號來說至關(guān)重要。
另一方面，研究小組通過基于第一性原理計(jì)算的理論模擬確認(rèn)，這項(xiàng)采用高分子的技術(shù)也以與原來的單分子器件相同的機(jī)制進(jìn)行電傳導(dǎo)。該技術(shù)被認(rèn)為具有通用性，可以應(yīng)用于各種分子，有望實(shí)現(xiàn)具備多種功能的單分子器件。
此次開發(fā)的技術(shù)解決了單分子器件以前存在的課題，可以說為利用分子構(gòu)成電子電路、即實(shí)現(xiàn)分子電子提供了現(xiàn)實(shí)解決方案。相關(guān)研究成果已發(fā)布在德國化學(xué)會4月29日發(fā)行的期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。
注：本文來自“客觀日本”。
