為了將來生產(chǎn)微小的電子存儲(chǔ)器或傳感器，必須能夠在絕緣層上排列單個(gè)金屬原子。比勒費(fèi)爾德大學(xué)化學(xué)學(xué)院的科學(xué)家現(xiàn)在證明，這在室溫下是可行的：含金屬的化合物乙酸鉬分子在絕緣體方解石上形成有序結(jié)構(gòu)，而不會(huì)跳到其他位置或旋轉(zhuǎn)。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然通訊》雜志上。該工作是與來自凱澤斯勞滕，英國林肯和美因茨大學(xué)的研究人員合作完成的。

“到目前為止，將金屬原子排列在絕緣體表面上一直很困難。在金屬表面上更容易，但這對(duì)于電子元件的使用并沒有太大好處，”物理化學(xué)I負(fù)責(zé)人AngelikaKühnle教授說?；瘜W(xué)學(xué)院工作組。“這就是我們研究的特殊之處：我們找到了一種以格子狀結(jié)構(gòu)將金屬原子排列在絕緣子上的方法。” 絕緣體是電子無法自由運(yùn)動(dòng)的材料，因此是非常差的電導(dǎo)體。

困難在于即使在室溫下也無法牢固地錨定金屬原子，而金屬原子彼此之間不會(huì)相互吸引，跳轉(zhuǎn)到其他位置或旋轉(zhuǎn)。到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)能夠在非常低的溫度下將小分子排列在絕緣子上，但在室溫下它們卻太易移動(dòng)。較大的分子解決了遷移性的問題，但很快形成了簇。

對(duì)于他們的研究，Kühnle和她的工作組使用了醋酸鉬，醋酸鉬是一種含有兩個(gè)原子的金屬鉬化合物。該化合物在金表面上顯示出有趣的結(jié)構(gòu)特性這一事實(shí)先前是由凱撒斯勞滕技術(shù)大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)的。“如果現(xiàn)在將乙酸鉬應(yīng)用于方解石表面，分子將形成有序結(jié)構(gòu)。這意味著鉬原子也按有序陣列排列。”庫恩勒小組的研究人員，主要作者西蒙·埃斯里曼曼博士(Simon Aeschlimann博士)說。發(fā)表的研究。“通過各種實(shí)驗(yàn)和模擬，我們能夠證明醋酸鉬分子既不會(huì)跳躍也不會(huì)旋轉(zhuǎn)，也不會(huì)形成簇。它們牢固地固定在方解石表面。”

科學(xué)家借助原子力顯微鏡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。“在原子力顯微鏡中，一根細(xì)小的針頭會(huì)像電唱機(jī)一樣掃描材料的??表面，只是針頭不會(huì)直接接觸表面，而是會(huì)被原子力偏轉(zhuǎn)。然后，它會(huì)形成表面結(jié)構(gòu)的圖像，”他說。埃斯利曼。例如，科學(xué)家檢查了乙酸鉬分子在方解石表面上的位置，以及它們?cè)谀膫€(gè)方向上對(duì)齊。

之所以創(chuàng)建有序結(jié)構(gòu)，是因?yàn)橐宜徙f分子與方解石表面的電荷分布精確對(duì)齊。方解石由形成規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)的鈣和碳酸鹽結(jié)構(gòu)單元組成。“每個(gè)乙酸鉬分子僅適合于方解石表面上非常特定的位置，并且不會(huì)與其相鄰的乙酸鉬 分子發(fā)生相互作用。這意味著它被牢固地固定了，”Kühnle說。

作為從事純粹研究的科學(xué)家，Kühnle對(duì)如何在表面或界面上形成分子結(jié)構(gòu)的問題很感興趣。但是結(jié)果也與電子應(yīng)用相關(guān)：例如，如果可以按照相同的原理排列磁性金屬，則可以將其用于納米技術(shù)中以產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即，只有幾百萬分之一毫米大小的存儲(chǔ)器。其他可能的應(yīng)用領(lǐng)域包括光學(xué)或化學(xué)傳感器。

標(biāo)簽： 金屬原子