单个分子之间的长距离相互作用能否开创一种新的计算方式？

金属表面上单个分子之间的相互作用以惊人的大距离延伸，甚至达到了几纳米。

刚刚发表的一项关于由这些相互作用引起的电子态变化形状的新研究，在将分子用作可单独寻址的单元中具有潜在的未来应用。

例如，在基于该技术的未来计算机中，可以控制每个单个分子的状态，从而反映当前计算中晶体管的二进制操作。

测量金属表面上社交距离远的分子相互作用

墨尔本莫纳什大学与墨尔本大学的合作研究了洒在金属表面的酞菁镁（MgPc）的电子特性。

MgPc与负责光合作用的叶绿素相似。

通过仔细的，原子精确的扫描探针显微镜测量，研究人员证明了分子内电子的量子力学性质，即其能量和空间分布，受到相邻分子的存在的显着影响。

对于几纳米的分子间分离距离，观察到了这种效应（其中下层金属表面起着关键作用），该距离明显大于这种分子间相互作用的预期。

预计这些见识将为由分子，2-D材料和混合界面构建的电子和光电固态技术的开发提供信息并推动其发展。

直接观察分子轨道对称性和能量的变化

酞菁（Pc）“四叶三叶草”配体在其中心装饰有镁（Mg）原子时，是负责生物体内光合作用的叶绿素色素的一部分。

金属酞菁是通过交换中心金属原子和外围官能团而具有其电子性质的可调性的示例，并且具有在高度有序的单层和纳米结构中自组装的能力。

尖端扫描探针显微镜测量显示出吸附在金属表面的MgPc分子之间出乎意料的远程相互作用。

对实验结果和理论模型的定量分析表明，这种相互作用是由于相邻分子的量子力学轨道之间的混合（确定分子内电子的空间分布）所致。这种分子轨道混合导致电子能量和电子分布对称性发生重大变化。

分子间相互作用的长距离是分子在金属表面上吸附的结果，这“扩散”了分子电子的分布。

主要作者和FLEET成员Marina Castelli博士说：“在空间分辨率和数据采集与分析的复杂性方面，我们不得不将扫描探针显微镜推向新的极限。”

“从电子空间分布的对称性的角度来量化分子间的相互作用，这是思想上的一大转变，而不是典型的光谱学上的能量转移，这种转移可能更加微妙和误导。这是获得我们的关键见解到终点，以及为什么我们认为以前没有观察到这种效果。”

墨尔本大学的合作者Muhammad Usman博士说：“重要的是，实验与原子DFT理论之间出色的定量一致性证实了远距离相互作用的存在，使我们对我们的结论充满了信心。”

这项研究的成果可能对基于有机分子，二维材料和混合界面的未来固态电子和光电技术的发展产生重大影响。