IBM与多国科研机构合作成功合成首个“半莫比乌斯”分子
国际科研团队由IBM牵头，联合英国曼彻斯特大学、牛津大学、瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）、洛桑联邦理工学院（EPFL）及德国雷根斯堡大学，成功合成并表征出首个具有“半莫比乌斯”电子拓扑结构的分子C13Cl2。该研究成果于2026年3月6日发表于《科学》杂志。
该分子的电子在结构中以螺旋方式运动，每循环一次发生90度扭转，需四次循环才能恢复初始相位。这种拓扑性质在化学史上尚属首例，此前从未被合成、观测或预测过。研究团队在超低温、超高真空环境下，通过原子级精确操作，从牛津大学合成的定制前驱体出发，逐个移除原子构建分子结构。
更为重要的是，该分子的电子拓扑状态可逆切换——可在顺时针扭曲、逆时针扭曲和无扭曲状态间转换。这表明电子拓扑结构不仅可被发现，还可被人工设计，为未来新型材料开发提供全新路径。
由于分子内电子深度纠缠，模拟其行为需同时追踪所有可能的相互作用配置，计算量呈指数增长。传统计算机目前最多精确模拟18个电子，而IBM量子计算机成功模拟32个电子。量子计算机因遵循与分子电子相同的量子力学规律，可直接精确表征系统。此次研究通过量子计算揭示了螺旋分子轨道与“螺旋伪姜-泰勒效应”的机制，为理解复杂量子系统提供关键突破。
编辑点评
此次‘半莫比乌斯’分子的合成不仅是化学领域的里程碑，更标志着量子计算与分子工程深度融合的开端。其全球意义在于，该成果突破了传统化学结构的拓扑限制，为设计具有可编程电子行为的新材料铺平道路。在能源、电子、量子信息等领域，这类可调控拓扑分子可能用于开发新型自旋电子器件、高效催化剂或量子比特载体。背景上，该研究延续了近年来‘量子材料’与‘拓扑化学’的交叉趋势，而IBM在量子硬件与化学应用上的协同布局，使其具备从理论到实验的全链条能力。长期看，若此类分子可规模化合成并集成，或推动下一代功能材料体系的范式转换。同时，该成果也凸显了跨国科研合作在前沿科学中的关键作用，未来此类项目可能引发更多国家在量子化学和纳米制造领域的战略投入。