环境把分子变成开关

它看起来像一个十字，有四个等长的臂，在它们的交叉处有一个中心原子。所有的原子都排列在一个平面上，所以分子是绝对平坦的——至少在正常状态下是这样。

维尔茨堡大学的物理学家现在已经成功地使用特殊的沉积物和电场来操纵这种分子，从而永久地处理两种不同的状态。这可以使分子适合作为自旋电子学应用的“分子开关”——一种基于电子自旋的开创性数据处理技术。

分子开关是维尔茨堡大学实验与理论物理系成员合作的成果：实验物理系二的博士后JensKgel博士设计并进行实验。理论物理和天体物理研究所的理论物理教授Giorgio Sangiovanni负责解释它们。该团队最近在当前期刊npj Quantum Materials上发表了他们的研究成果。

搭建染料分子的桥梁

“我们使用锰酞菁分子，这是一种不能正常转换的染料，”Sangiovanni描述了这位物理学家的方法。JensK gel不得不使用一个技巧将其变成一个分子开关：他将分子安装在一个由银和铋原子组成的非常特殊的金属表面上。

因为铋原子比银原子大得多，它们的规则排列覆盖了金属表面，就像一堵矮墙。这种结构的不规则性导致两个铋区之间的距离很大，比如一个干涸的河床。然后，锰酞菁分子在这个河床上建了一座桥，延续了这个比喻。

电场开关

JensK gel使用一种特殊的技术赋予分子开关特性。当分子中心附近的锰原子接近发射电场的非常微小的尖端时，中心原子改变其位置并向下移动到分子平面外的金属表面。“通过这种方式，分子呈现出两种稳定的可切换状态，”这位物理学家说。

物理上，由于其中心原子位置的变化，分子产生了较大的磁矩。由于特殊的量子物理现象，这种位置变化会影响整个分子，通过明显不同的磁性对外表现出来。物理学家称之为近藤效应。

构建分子开关的新概念

通常，分子开关被合成为在各种状态下基本稳定。“我们现在已经证明，通过选择性地操纵分子的环境，这种功能也可以在不可切换的分子中产生，”kugel和Sangiovanni解释了他们论文的核心结果。因此，物理学家开发了一种构建分子开关的新概念，他们认为这将为未来的分子电子学开辟新的设计可能性。

合作研究中心的成功合作

维尔茨堡大学理论物理学家和实验物理学家的成功合作也是基于合作研究中心“表面和界面上的拓扑和相关电子学”，简称ToCoTronics，位于维尔茨堡。它专注于特殊的物理现象——电子关联和拓扑物理，最重要的是，它们的相互作用对未来新的开创性技术具有巨大的应用潜力。

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