IBM首次製成三角有機分子 預計應用於量子電腦

【本刊訊】捷克有機化學家克拉(Erich Clar)曾在1953年預言一種化學式為C22H12的三角形有機分子,名稱為「triangulene」。這種分子結構為單原子層,由六個環組合成一個較大的三角形,而由於外圍的兩個碳原子仍有未配對的電子,會與周遭的物質反應,形成不穩定的結構。而由於分子不穩定的特性,科學家一直無法在實驗室中合成出來。而在2017年2月中,美國IBM公司研究團隊發布論文表示他們以與往常不同的方法在實驗室製出穩定的triangulene。

過去科學家投入嘗試讓分子互相反應,用以從原子建造成更巨大的分子結構,以合成的方式試圖製出。而此IBM研究團隊則創新的嘗試利用「刪去」方式,他們首先合成較大的分子dihydrotriangulene作為前體(其與triangulene的差別在於多出的兩個電子與氫原子配對,分子結構穩定),研究團隊在利用特殊探針,置於分子上方,使探針尖端放出電壓,誘導去除前體中的特定鍵結,成功移除兩個氫原子,得到triangulene。在經過真空、低溫環境實驗後,此分子仍以穩定狀態存在。研究團隊還表示,他們發現triangulene能在金屬銅表面保持穩定四天的時間,此分子並不會與銅發生反應,雖原因未知、研究團隊還需更深入研究,但這代表triangulene具有相當大的應用潛力。

根據IBM新聞稿表示,這些不成對的電子具自旋特性,因此會使分子產生磁場,預計將用於奈米材料中,對於量子電腦的發展也將有所影響,未來將探索商業化的可能性。論文第一作者帕弗立克(Niko Pavliček)表示,這是一項具挑戰性的分子製成任務,因為他具有高反應性,另外他還具有磁性,我覺得相當有趣。

Niko Pavliček et al., Synthesis and characterization of triangulene, Nature Nanotechnology, 2017.

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