以原子精度设计基于石墨烯的量子电路

想象一下，有一栋由砖堆组成的建筑，这些砖块由适应性强的桥梁连接起来。你拉一个旋钮来修改桥梁，建筑物就会改变功能。不是很好吗?

由加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所(ICN2)和ICREA的Aitor Mugarza教授领导的一组研究人员，以及圣地亚哥德坎波斯特拉大学生物化学和分子材料研究中心的Diego Peña教授(CiQUS-USC)，Cesar Moreno博士，ICN2团队的前成员，目前是坎塔布里亚大学的研究员， 来自多诺斯蒂亚国际物理中心(DIPC)和伊克巴斯克基金会的Aran Garcia-Lekue博士做了类似的事情，但在单原子尺度上，目的是合成具有可调性能的新型碳基材料。

正如刚刚发表在《美国化学学会杂志》(JACS)上的一篇论文所解释的那样，这项研究是原子薄材料精确工程的重大突破 - 由于其尺寸减小而被称为“2D材料”。拟议的制造技术为材料科学开辟了令人兴奋的新可能性，特别是用于先进电子产品和可持续能源的未来解决方案。

本研究的作者通过由亚苯基部分(较大分子的一部分)制成的柔性“桥”连接超窄石墨烯条(称为“纳米带”)合成了一种新的纳米多孔石墨烯结构。

通过连续修改这些桥梁的结构和角度，科学家们可以控制纳米带通道之间的量子连通性，并最终微调石墨烯纳米结构的电子特性。可调性也可以通过外部刺激(例如应变或电场)来控制，从而为不同的应用提供机会。

这些突破性的发现是由西班牙顶级机构(CiQUS，ICN2，坎塔布里亚大学，DIPC)和丹麦技术大学(DTU)合作得出的，表明所提出的分子桥策略可以对具有定制特性的新材料的合成产生重大影响，并且是实现量子电路的有力工具。

它们执行的操作类似于传统电路的操作，尽管与后者不同，量子电路利用量子效应和现象。这些系统的设计和实现与量子计算机的发展极其相关。

但本研究中提出的方法的潜在应用超出了未来的电子设备和计算机。事实上，它还可能导致热电纳米材料的发展，这对可再生能源发电和废热回收产生重要影响，从而解决另一个关键的社会挑战。