研究示意图。图片来源：美国化学学会杂志

科技日报记者 刘霞

美国科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上发表论文称，他们研制出目前已知导电性最强的有机分子。这一突破为在分子尺度上构建更小巧、性能更强大的计算设备提供了全新途径。尤其值得注意的是，该分子由自然界中常见的碳、硫和氮等元素构成。

自20世纪80年代以来，计算机芯片上的晶体管数量每两年翻一番，使得设备不断朝着更轻便、更高性能的方向发展。然而，硅基电子元件已逐渐逼近物理极限，进一步微型化面临巨大挑战。

为此，科学家将目光投向了分子材料，试图寻找替代硅和金属的导电方案。在最新研究中，来自美国迈阿密大学、佐治亚理工学院和罗切斯特大学的联合团队，报告了迄今导电性最强的有机分子。

研究团队利用扫描隧道显微镜技术，精准捕获单个分子并测量了其电导率。结果显示，在该分子系统中，电子能像子弹一样高速穿越分子，且几乎不损失能量，理论上实现了电子传输最高效率。这种特性不仅能大幅缩小未来电子设备的“体型”，其独特的结构还可实现硅基材料无法企及的功能。

这是首次证实有机分子的电子能在数十纳米范围内无损迁移。此外，该分子在日常环境下表现出卓越的稳定性，有望为开发更节能、更经济的计算设备奠定基础。

团队进一步指出，这种分子的非凡特性或将为量子信息科学带来革命性突破。因为分子中观察到的超高电导率源于其两端电子自旋的协同作用，未来可能被用作量子比特。

该分子兼具化学稳定性和空气稳定性，可直接与现有芯片的纳米电子元件兼容。其原料成本低廉，实验室即可合成，且能实现传统材料难以企及的功能。这些优势无需额外成本，就能让计算设备变得更强大、更节能。

总编辑圈点

在后摩尔定律时代，人们希望通过全新原理、全新架构的新型元器件提升芯片的算力和集成度，让芯片更小也更强。这既是美好的期许，也是现实的需求。毕竟，我们需要计算的东西越来越多，但硅电子元件已趋近物理极限。此次，科研团队报告了迄今导电性最强的有机分子，能在理论上实现电子传输的最高效率。这有望将现有电子元器件体积大幅缩小，同时降低计算中心的能耗。不过，从发现新导电方案到生产实用产品，中间还有诸多鸿沟需要跨越。