分子通常在反应容器或实验室烧瓶中形成

电子元件的制造通常遵循专门的物理实验室中的自上而下的途径。在洁净室中使用特殊的雕刻工具，科学家们能够制造出只有几纳米的结构。然而，原子精度仍然非常具有挑战性，并且通常需要特殊的显微镜，例如原子力显微镜(AFM)或扫描隧道显微镜(STM)。另一方面，化学家通常会实现一种力量：它们可以合成大量完全相同的分子。但是，合成具有原子精度的单个分子并监控该装配过程仍然是一项艰巨的挑战。

来自Empa，巴塞尔大学和奥维耶多大学的研究团队现在已经成功地做到了这一点：研究人员合成了两个微观小金尖之间的链状分子。每个分子都是单独创建的。可以在合成期间实时监测和记录所得分子的性质。

金牌之间的微制造

Anton Vladyka，Jan Overbeck和Mickael Perrin在Empa的“纳米级接口传输”实验室工作，该实验室由Michel Calame领导。对于他们的实验，他们使用了一种称为机械可控断裂连接(MCBJ)的技术。只有几纳米薄的金桥在试剂溶液中缓慢拉伸直至断裂。单个分子可以将自身附着到纳米桥的断裂尖端并经历化学反应。

Empa的研究人员将金尖端浸入1,4-二异氰基苯(DICB)溶液中，这种分子在两端都有强电偶极子。这些高度带电的末端容易与金原子键合。结果：当桥被撕开时，DICB分子将单个金原子从接触中分离出来，从而构建分子链。每个DICB分子后面是一个金原子，接着是另一个DICB分子，一个金原子，依此类推。

成功率高

值得注意的是：分子组装并非依赖于任何巧合，而是具有高度可重复性 - 即使在室温下也是如此。研究人员反复打开并关闭了金桥，以便更好地了解这一过程。在100个试验中的99个中，形成了相同的金和DICB分子链。通过监测金触点之间的电导率，研究人员甚至能够确定链的长度。最多可以检测到三个链路。如果形成四个或更多个链节，则电导率太低并且在该实验期间分子保持不可见。

化学和物理分析的基础

这种新方法使研究人员能够将导电分子作为独特的标本生产，并使用多种方法对其进行表征。这为直接(“原位”)改变单个分子的电学性质并以原子精度调节它们开辟了全新的可能性。这被认为是朝着电子元件进一步小型化迈出的关键一步。同时，它提供了对原子级运输过程的深入见解。“为了发现分子组装中的新特性，我们必须首先能够以可重复的方式构建这些分子结构，”Michel Calame说。“这正是我们现在所取得的成就。”