图片来源：Forschungszentrum Jülich/T. Esat
这张图展示了一个PTCDA分子垂直站在一个银色平台上（左）
通常情况下，分子会平躺在一层银色原子上（右）
如果纳米技术可以用某种方法去捕获大众的想象，那可能就是所谓的分子纳米技术——纳米级的机器可以将一个个的原子或分子逐个组装成宏观产品。在1990年，IBM公司的Don Eigler使用扫描探针显微镜（SPM）操纵氙原子拼写出了“I-B-M”。自那以后，人们拥有操纵原子的能力已有30年之久了。
尽管人们操纵原子的历史很长，但成功操纵分子非常困难。直到现在，这依旧是个难题。德国的一个科研团队成功使一个分子形成了一个它在自然情况下不会有的姿势。在这个过程中，他们使分子充当一个单电子场发射体，其中，电子发射是通过一个静电场触发的。
在《自然》杂志刊登的研究中，来自德国的彼得格林伯格研究所（Peter Grünberg Institute）的科学家能够使用SPM去获得一种血小板状的PTCDA分子，这种分子的结构与石墨烯类似，它可以垂直站在银色平台上，而不是用它喜欢的平躺在表面的姿势。这些实验结果可以作为使分子纳米技术成为现实的一个重要垫脚石，同时可能带来颠覆性的技术。
最近的这项研究实际上是十年来使用SPM操纵分子的成果积累。Ruslan Temirov是德国彼得格林伯格研究所的低温SPM研究小组的负责人，据他说，该研究在这个方向上已经有了突破性进展。最初的进展发生在2008年，他们能够通过显微镜尖端非常精确地接触分子。提米罗夫补充道，这种精确接触为我们研究是否有可能操纵受控分子提供了必要的支持。
据提米罗夫说，他们近期取得的另一项进展是，允许科学家用“手”去操纵分子，这加快了学习的速度，并且使操纵过程更加直观。
实验使用的PYCDA分子类似矩形的四个角有四个氧原子，这种化学结构可以使其精确接触到SPM的尖端。提米罗夫指出，该特性有助于操纵PTCDA分子，然而在其他分子中也存在类似的化学结构，也能够被SPM尖端接触并操纵。
向分子纳米技术迈出的这一步很可能会激发那些分子纳米技术长期支持者的想象力，但提米罗夫相信，这些研究的影响力绝不止如此。它打开了所谓的亚稳态结构领域的大门，亚稳态结构是说系统并非以最小能量状态存在。这种情况下，分子就不是像热力学定律所说的那样躺在表面。
作者： Dexter Johnson
翻译：孙婷婷
校对：杨青
本文来自：环球科学
