复旦研发导电性能可调节的电阻丝

步天涵谷

我们常见的导线有铁芯的、铜芯的以及目前被认为导电性能最好的银芯的，但无论它们的那一种，它们的导电性能，也就是我们常说的电导率都是固定不可变的。现在，由复旦大学先进材料实验室的周刚副研究员与美国亚利桑那州立大学Nongjian Tao 教授合作开发出的一种新型单分子电阻丝，将电阻丝的导电性调控变为可能。该研究成果被刊发在最新一期Nature杂志《自然-纳米科技》（Nature nanotechnology）上。
　　这种突破性的新型电阻丝有望广泛应用于纳米器件的开发，比如生物医疗中的纳米机器人、数码通讯领域的纳米芯片等等，使我们现在不能解决的许多技术难题得以解决。利用单分子电阻丝的导电可控性性能，它可以用来设计纳米级电子设备，提高设备在生化传感、远程通讯、计算存储等多方面的能力。利用单分子电阻丝制成的纳米级医疗机器人，可以进入到我们普通的外科手术无法达到的地方，为我们现在很多疑难杂症的治疗带来希望，同时可以大大降低病人的痛苦；由于设备导电性能的可控性，将使我们的远程通讯变得更精准可靠，再也不用担心远程通信信号的问题；利用单分子电阻丝制成的纳米级计算机处理器、存储器和显示器，将使我们的计算机体积大大缩小，到时薄如一张纸的计算机、手机，将使我们的办公、娱乐变得异常便捷。抽出一张纸一样的电脑，你便可以自由办公，再也不会有每天携带笨重电脑的苦恼。在许多其它的领域中，单分子电阻丝，由于其特殊的性能，也一定会带来该领域重大的革新作用。犹如触摸屏技术的发展，给我们现在的数码领域带来的巨大变革。我们完全有理由相信不久的将来，单分子电阻丝技术也一定会带来一项全新的技术革命，改变我们生活的方方面面。
　　那么这种单分子电阻丝如何让做到改变同一根电阻丝的导电性能的呢？区别于我们常见的金属电阻丝，这种单分子电阻丝是由一种新型的有机分子ladder-type pentaphenylene制成的。它的导电性可变原理是源于这种有机分子空间结构的特殊性。有机分子的导电性能的强弱，与其有机分子空间结构中的侧向耦合作用密切相关。侧向耦合作用越强，导电性能越好。研究小组设计的这种有机分子与普通有机分子相比，它的侧向耦合效应非常明显，随着轨道耦合作用越强，导电率能提高10倍。因此，我们可以从改变这种有机分子的侧向耦合作用入手来设计分子，实现分子器件的导电性微调，为我们将来设计分子器件提供了非常好的技术支持。当电子设备小到分子水平，分子的电学性能和机械性能就成为关键因素。充分开发分子的电学性能和机械性能，根据特殊需要可开发出新型分子器件，为将来实现纳米级分子芯片奠定了基础。