本报合肥1月18日电（记者李陈续、通讯员赵如江）今天出版的国际著名学术期刊英国《自然》杂志以《2维碳60分子畴的拓扑结构》为题，发表了我国纳米科技研究的最新成果。中国科技大学的侯建国、杨金龙教授和朱清时院士及其合作者在国际上首次直接“拍摄”了能够分辨碳60化学键的单分子图像，这种单分子直接成像技术成为明察分子内部结构的“眼睛”，为纳米科学家进行单分子化学键的“切割”、“组装”等“手术”提供了可能。这一成果，标志着我国在纳米结构表征领域的研究已经步入世界先进水平。
分子是由原子与原子通过化学键结合形成的，对化学键动“手术”就能定向选择化学反应，产生人们所需的新分子和新材料。而直接“看清”化学键，是进行分子“手术”的前提。中国科大的科学家们利用扫描隧道显微镜，将笼状结构的碳60分子组装在一单层分子膜的表面，在零下268摄氏度时冻结碳60分子的热振动，在国际上首次“拍摄”了能够清楚分辨碳原子间单键和双键的分子图像。
这种单分子直接成像技术，为纳米科学家直接观察分子内部结构提供了敏锐的“眼睛”，可以用来确定团簇单分子和其他有机分子的结构和特性，为设计和制备单分子级纳米器件提供前提性知识。利用这双“眼睛”，科学家们还首次发现了碳60分子在平面上排列成点阵时，呈现出一种新型的取向畴结构。这种新的分子取向畴界，与科学界已知的完全不同。目前，在硅表面外延生长一层不同材料的膜所构成的异质结，是计算机等信息技术中半导体集成电路的基本单元。异质结中的不同的材料，形成两个材料范围，也就是所谓的“畴”，两“畴”相交处称为“畴界”；由于畴界两侧是不同材料，往往在交界处产生缺陷，这种缺陷会影响器件的性能，并限制了微电子器件尺寸的进一步减小。此次发现的碳60分子取向畴结构是由同种分子形成的，在畴界两侧分子按相同的位置排列，但各侧分子的取向不同，在其同一侧的分子取向相同。这种新的由分子取向不同形成的“同质结”，有可能比现有的“异质结”具有更卓越的性能，其突出优点是在畴界处完全没有缺陷，为设计和制备纳米器件提供了一种新的可能，并有可能成为未来具有更高集成度的计算机的重要器件基础之一。
