用二维铁电体控制单个分子中的量子态

控制量子系统的内部状态是量子材料面临的最大挑战之一。在最深层次上，单个分子可以显示不同的量子态，即使拥有相同数量的电子。这些状态与不同的电子配置有关，这可能导致截然不同的特性。

控制单分子电子结构的能力可能会导致基础科学和技术的重大发展。一方面，控制分子的内部状态可能有助于开发具有奇异特性的新型人造材料。另一方面，它也可能使经典计算机存储器的最终小型化成为可能，这两种配置可以使在分子水平上在经典存储器单元中编码0和1成为可能。然而，控制分子的内部状态仍然是一个挑战，并且尚未提出用于克服它的现实的、可扩展的策略。

通过施加电压调整内部状态

在最近的实验突破中，来自阿尔托大学和于韦斯屈莱大学的研究人员展示了使用电控基板控制单个分子量子态的能力。他们的实验展示了一种称为SnTe的特定二维材料如何提供控制分子状态所需的工具策略。

研究人员展示的机制是基于底物由于内部电场而调整分子内部状态的能力。这种称为铁电分子开关的机制使研究人员能够仅通过向基板施加电压来控制单个分子。该策略依赖于外部电压对SnTe的强可调性，这源于一种独特的量子特性，称为铁电性。

研究团队由阿尔托大学的PeterLiljeroth、AdamFoster和JoseLado教授组成，团队由于韦斯屈莱大学的ShawulienuKezilebieke教授领导。

“我们的结果证明了我们如何使用电可调二维材料来控制单个分子。从实用的角度来看，二维铁电体发挥了重要作用，因为它的超净界面可以实现这种量子控制策略。这些实验提出一种在分子水平上设计量子态的策略，为人造材料和单分子电子学开辟了令人兴奋的可能性，”Kezilebieke说。

“在我们的实验中，我们展示了二维铁电体如何让我们实现电可切换的量子态。电控量子态是量子材料的一个重要里程碑，在这里我们展示了一种在单个分子的最深层次上进行的策略，“博士说。研究员MohammadAmini，该研究的第一作者。

通过底物效应对分子进行量子控制开辟了量子物质的新可能性，包括设计具有可切换状态的人造分子材料。该研究最近发表在AdvancedMaterials上。