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「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰( 三 )


这种瞬间的希望到失望 ， 我们经历了三次 ， 跌宕起伏 ， 犹如过山车一样让人难以承受 。 坦诚地讲 ， 那时我的心情也难免有波动和低落 。 但我很快调整好了自己的状态 ， 并鼓励学生：“ 我们已经实现了单向 ， 如果不坚持接着做 ， 别人也做不到 。 ”
实际上 ， 当时我还是有点心虚 ， 因为不知道继续坚持会不会成功 。 但是我想 ， 我们已经坐了五六年冷板凳 ， 再坐几年也无妨 。
学生相信了我 ， 我们一起咬紧牙关 ， 从失败中总结经验、分析原因 ， 通过分子工程学进一步改变分子 ， 最终真的取得了重大突破 。
「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰
本文插图

从2006年到2016年 ， 长达10年的时间里 ， 我们的团队历经艰辛 ， “四渡赤水”攻克难关 ， 终于使得 国际首例稳定可控的单分子电子开关器件诞生在中国 。
图中就是我们制备的单分子电子开关 。 如果用紫外光照射 ， 这个分子就会发生关环反应；如果用可见光照射 ， 它又会打开 。
「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰
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2016年6月17日 ， 这项研究成果发表在国际顶级学术期刊Science上面 ， 这也是几十年来我国分子电子学领域的研究结果首次发表在Science上 。 审稿人给了我们很高的评价：“数据留下极其深刻的印象……在以前任何工作中从未见过数据如此详实、开关功能如此强大的单分子器件 。 ”
我们申请了发明专利 ， 同时也得到了各种杂志和媒体的亮点报道 。 Science同期也不吝对我们的工作进行高度评价：“这一研究所示范的科学展示了在纳米尺度上对物质的精致控制 ，这是一个凭借自身的努力、可敬的智力追求 ， 具有广泛的长期效应” 。 这项研究成果也同时入选了2016年度“中国高等学校十大科技进展”和“中国科学十大进展” 。
「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰
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最近 ， 我们还利用另一种魔幻分子——偶氮苯分子 ， 研制出了第二种全可逆的双模式单分子电子开关器件 。 我们可以在溶液中、在固态条件下 ， 通过两种方式调控分子在两种结构的变化 ， 从而实现可逆的开关效应 。
这些实验结果一致证明 ， 我们的确可以利用单个分子来构建光电子器件 。 这为分子电子器件的潜在的应用迈出了关键的一步 。
「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰
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这些科学研究已经重新激起了单分子电子学领域的热潮 ， 吸引了学者们广泛的研究兴趣 。
类似这样的单分子电子器件在未来会有哪些应用呢？
举个例子 ， 大家可能知道中兴事件和华为事件 ， 芯片技术是我国一个“卡脖子技术” 。 我们也许可以另辟蹊径 ， 利用单分子器件制作集成电路 ， 也就是单分子芯片技术 ， 大大提高器件的集成度和功能 。如果研制成功 ， 我们就有望发展颠覆性的芯片核心技术 ， 打破国外对芯片技术的垄断 。
「分子」坐了近10年冷板凳，我终于把单个分子做成了开关 | 郭雪峰
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除此之外 ， 单分子电子器件还可以在基因测序和精准诊断技术等领域一展风采 。
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我们的研究进入了“科学无人区” ， 由于研究领域的“高门槛” ， 鲜有同行者 。 但也正是我们对梦想的执着 ， 让我们最终能够在微观世界遨游 ， 深入到化学和生命科学的底部空间 ， 去直接观测单分子 ， 揭示物质转换的规律和生命现象的奥秘 ， 体会其间的无限精彩 。
我们将继续以忘我的境界一往无前 ， 未来可期 。


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