面向分子场耦合纳米计算的理性设计
材料科学
2026-05-22 v1 新兴技术
摘要
分子场耦合纳米计算 (Molecular Field-Coupled Nanocomputing, MolFCN) 是一种超越 CMOS 的前沿范式，其信息通过电场传播而非通过电荷传输，从而实现超低功耗逻辑。然而，识别具有稳定逻辑状态、有效时钟场开关和可靠信息传递的分子仍是开放挑战。本文提出 LUFFY (Layered Unified Framework for MolFCN systematic analYsis)，用于 MolFCN 体系结构的分子候选者的理性设计与验证。从 27 个可合成的分子开始，我们结合构象抽样和中性/氧化态下的静电分析，推导分子响应的稳健描述符。特别是，我们提取了 V-到-Aggregated-Charge Transcharacteristics (VACTs)，捕捉场诱导电荷响应，并引入能量平均模型通过 ab initio 分子动力学验证以考虑构象多样性。最后，我们利用所得分子响应评估器件级传递，展示稳定的信息传递。这些结果直接将分子结构与功能信息流联系起来，识别构象稳健的静电响应是 MolFCN 运行的关键要求。总体而言，本工作建立了统一且可迁移的框架，用于 MolFCN 分子候选者的识别与验证，搭建了分子设计与电路功能之间的桥梁。通过将以往碎片化的方法统一为可持续的方法论，LUFFY 使自主且可扩展的分子发现成为可能，为加速开发超低功耗信息处理技术奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2605.22196,
title = {Toward the Rational Design of Molecular Field-Coupled Nanocomputing Candidates},
author = {Federico Ravera and Leonardo Medrano Sandonas and Andrea Vezzoli and Yuri Ardesi and Mariagrazia Graziano and Gianluca Piccinini and Gianaurelio Cuniberti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22196},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 6 figures, 2 tables