電子元件可以小到什麼程度？最新研究給出的答案是，小到可以由單個分子一節一節“拼接”而成。包括英國伯明翰大學、華威大學和新加坡國立大學在內的國際團隊，開發出一種構建分子級電子材料的新方法，為下一代電子技術提供了全新設計工具。相關成果發表於近期《自然·通訊》。

研究團隊成功製備出具有可調電子性質的“納米帶”。這類結構由分子首尾相連形成，其電子行為可通過設計分子排列順序來精確控制。這意味着，材料的功能不再完全依賴後期調節，而是可在設計階段就被“寫入”。

此前雖然已有原子級精度的納米帶，但這是首次通過直接組合電子供體與受體單元來構建，並實現對電子性質的可編程控制。此外，傳統納米帶多由石墨烯製備，但其本身並不具備穩定的半導體特性，需通過裁剪或化學修飾才能使用，且調控難度較大。相比之下，新方法從分子層面入手，實現了更精細的調控。

團隊採用了供體—受體（D-A）化學策略。供體是一類傾向於釋放電子的分子，而受體則傾向於吸收電子，將二者按特定序列組合。他們設計併合成了供體和受體分子，隨後將其置於金表面並加熱，使分子脫去溴原子後自發連接成鏈，形成不同類型的納米帶結構。

藉助能夠分辨單個分子甚至化學鍵的先進顯微技術，團隊不僅觀察到納米帶的精細結構，還能測量電子在其中的運動行為。

他們發現，隨着鏈長增加，純供體納米帶的給電子能力增強，純受體納米帶的受電子能力也隨之提高；而混合納米帶的電子性質，則取決於供體與受體單元的具體排列順序。團隊據此建立了理論模型，為按需設計材料性能提供了依據。

這一成果為構建分子級電子材料提供了新路徑，有望推動柔性電子器件、物聯網微型電路、生物電子植入、太陽能電池及新型傳感器等領域的發展。下一步，團隊將進一步針對具體應用需求，設計具有特定性能的功能材料。