“分子无人机”可以带走原子，为更快的原子控制指明了道路

来自意大利的研究人员已经证明，氯酞菁铁(III)可以被用作“分子无人机”，它降落在表面上，与单个原子结合并飞走，在其尾部留下一个空位。研究小组说，这一发现可能会为相对大规模的快速原子操纵和制造打开大门。

操纵单个原子的位置以及空位的能力已经使具有无数潜在应用的新颖原子级设备的创造成为可能。例如，迄今为止制造的概念验证设备包括逻辑模式、单原子信息存储和原子阵列，这些都有可能用于量子计算。所有这些例子都是通过使用扫描探针显微镜(SPM)的尖端直接操纵原子产生的。这种方法虽然是一种突破性的方法，但也有一定的局限性。

化学家解释说:“通过扫描探针显微镜进行原子操作可以实现绝对的空间控制。诺阿Cavallini意大利国家研究委员会的主席。“然而，尽管有一些试验性的并行化，你只能用有限数量的实验室里的复杂仪器逐个操纵原子。”“此外，迄今为止开发的大多数原子级器件都是在超高真空和低温条件下制造的，这意味着在环境条件下产生的图案往往不稳定。”

受到一些分子如何能够执行类似于SPM尖端的作用的启发——即与表面重新排列或交换原子——Cavallini和同事转向铁(III)酞菁氯，一种可以利用其金属形成配位键的化合物。铁(III)具有很强的形成八面体复合体的能力。它通过结合表面的一个原子来完成配位壳层，在我们的例子中，碘是铁的一个很好的配体，”卡瓦里尼补充道。Cavallini解释说，研究小组使用了碘(I)修饰银(III)制成的表面，但原则上，该技术可以用于所有非金属端部表面。

在他们的演示中，该团队展示了在环境条件下，在一个简单的电化学电池中，降低电位会导致沉积在表面的“无人机”拾取原子，并在其尾流中留下空位。此外，一旦空位形成，一个替代原子就可以通过欠电位沉积的方式落在它的位置上。卡瓦里尼说，最终甚至有可能改造无人机，在不产生空位的情况下在表面上添加原子。

塞缪尔·贾维斯来自兰开斯特大学的纳米尺度表征专家，他没有参与这项研究，他说这篇论文显示了一种可行的原子操纵方法的开端，这种方法可以用于大尺度。他解释说:“这是一项伟大的成就，但它现在需要的是某种方法来指导操作，以控制它生成的模式，而这正是SPM仍然具有优势的地方。”“如果这是一架分子无人机，那么下一步就是开发一款GoPro，这样它就能看到自己的方向。”

“控制这个过程还有一段路要走，就目前而言，这篇论文缺乏空位空间分布的定量描述，在例子中，空位相当密集地聚集在一起——更类似于用著名的“蚀刻”产生的东西，”他同意说Sandrine Heutz她是伦敦纳米技术中心和伦敦帝国理工学院的功能分子材料研究员。然而，她补充说，“有一个巨大的酞菁衍生物和生长模式的库，在未来可以用来将这一发现转化为有序的模式，所以这是有可能真正起作用的。”

随着他们初步研究的完成，研究人员已经坚定地瞄准了这个问题。卡瓦里尼指出，目前，无人机通过利用分子金属原子与表面原子之间的相互作用，只调整了几埃的位置(从它被沉积的地方)。然而，他补充说，“使用自组装的单分子层——酞菁很容易形成这些——将允许在几纳米的位置控制下制造有序的原子空位阵列”。