圖片來源：Forschungszentrum Jülich/T. Esat

這張圖展示了一個PTCDA分子垂直站在一個銀色平台上（左）

通常情況下，分子會平躺在一層銀色原子上（右）

如果納米技術可以用某種方法去捕獲大衆的想象，那可能就是所謂的分子納米技術——納米級的機器可以将一個個的原子或分子逐個組裝成宏觀産品。在1990年，IBM公司的Don Eigler使用掃描探針顯微鏡（SPM）操縱氙原子拼寫出了“I-B-M”。自那以後，人們擁有操縱原子的能力已有30年之久了。

盡管人們操縱原子的曆史很長，但成功操縱分子非常困難。直到現在，這依舊是個難題。德國的一個科研團隊成功使一個分子形成了一個它在自然情況下不會有的姿勢。在這個過程中，他們使分子充當一個單電子場發射體，其中，電子發射是通過一個靜電場觸發的。

在《自然》雜志刊登的研究中，來自德國的彼得格林伯格研究所（Peter Grünberg Institute）的科學家能夠使用SPM去獲得一種血小闆狀的PTCDA分子，這種分子的結構與石墨烯類似，它可以垂直站在銀色平台上，而不是用它喜歡的平躺在表面的姿勢。這些實驗結果可以作為使分子納米技術成為現實的一個重要墊腳石，同時可能帶來颠覆性的技術。

最近的這項研究實際上是十年來使用SPM操縱分子的成果積累。Ruslan Temirov是德國彼得格林伯格研究所的低溫SPM研究小組的負責人，據他說，該研究在這個方向上已經有了突破性進展。最初的進展發生在2008年，他們能夠通過顯微鏡尖端非常精确地接觸分子。提米羅夫補充道，這種精确接觸為我們研究是否有可能操縱受控分子提供了必要的支持。

據提米羅夫說，他們近期取得的另一項進展是，允許科學家用“手”去操縱分子，這加快了學習的速度，并且使操縱過程更加直觀。

實驗使用的PYCDA分子類似矩形的四個角有四個氧原子，這種化學結構可以使其精确接觸到SPM的尖端。提米羅夫指出，該特性有助于操縱PTCDA分子，然而在其他分子中也存在類似的化學結構，也能夠被SPM尖端接觸并操縱。

向分子納米技術邁出的這一步很可能會激發那些分子納米技術長期支持者的想象力，但提米羅夫相信，這些研究的影響力絕不止如此。它打開了所謂的亞穩态結構領域的大門，亞穩态結構是說系統并非以最小能量狀态存在。這種情況下，分子就不是像熱力學定律所說的那樣躺在表面。

作者： Dexter Johnson

翻譯：孫婷婷

校對：楊青

本文來自：環球科學

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