電子在扭曲的分子線上

大阪大學的研究人員合成了只有一分子厚的雙絞分子線，與以前的設備相比，這種雙分子線可以以較小的電阻導電。這項工作可能導致碳基電子設備需要更少的有毒材料或苛刻的處理方法。

有機導體是一種可以激發電能的碳基材料，是一項令人興奮的新技術。與傳統的硅電子產品相比，有機導體可以更容易地合成，甚至可以制成分子線。但是，這些結構的電導率降低，這阻止了它們在消費類設備中使用。現在，來自大阪大學科學技術產業研究所和工程科學研究生院的研究人員團隊開發了一種由低聚噻吩分子制成的新型分子線，該分子具有周期性的扭曲，可以以較小的電阻傳遞電流。

分子線由具有交替的單鍵和雙鍵的幾納米級長分子組成。軌道是電子可以在原子或分子周圍占據的狀態，可以在空間中定位或擴展。在這種情況下，單個原子的pi軌道重疊形成電子可以在其間跳躍的大“島”。由于電子可以在能量接近的能級之間最有效地跳躍，因此聚合物鏈的波動會產生能量壘。第一作者Yutaka Ie說：“如果可以通過抑制這種波動來改善電荷遷移率，那么可以改善電荷遷移率，從而改善分子線的整體導電性。”

π軌道的重疊對分子的旋轉非常敏感。在同一平面上排列的分子的相鄰片段形成一個大的跳躍位點。通過有意地在鏈上增加扭曲，該分子被分解成納米級的位，但是由于它們的能量接近，因此電子可以在它們之間輕松跳動。這是通過在每延伸6或8個低聚噻吩單元之后插入一個3,3'-二己基-2,2'-聯噻吩單元來實現的。

研究小組發現，總的來說，創建更靠近能量的較小的島可以使電導率最大化。他們還測量了溫度如何影響電導率，并表明溫度確實是基于電子跳躍。高級作者多田芳一(Yoshikazu Tada)說：“我們的工作適用于單分子線以及一般的有機電子產品。” 這項研究可能會導致電導率的改善，從而使納米線可以集成到各種電子設備中，例如平板電腦或計算機。