单分子奥甘菊器件的量子干涉效应调控研究取得新进展

发布日期:2017-10-8     浏览次数:1227次    发布者:黄伟珺    

       我院洪文晶教授课题组与中国科学院化学研究所张德清研究员课题组、Lancaster大学Colin Lambert课题组合作,在奥甘菊分子器件电输运的量子干涉效应调控方面取得新进展,相关研究成果以“Protonation tuning of quantum interference inazulene-type single-molecule junctions”为题发表在英国皇家学会顶级期刊《Chemical Science》上(Chem. Sci., 2017,DOI: 10.1039/C7SC01014A)。
         

       单分子尺度电输运性质的研究为从分子水平计分子材料和器件提供了直接实验依据。在单分子尺度,因电子不同传输路径引起的量子干涉效应对单分子尺度电输运性质有显著影响,而如何有效调控量子干涉效应从而控制分子器件电输运性质仍然是分子电子学领域重大挑战之一。在该项研究工作中,通过对奥甘菊系列分子单分子尺度电输运性质研究发现,5,7位取代的奥甘菊电输运能力低于其他取代位点奥甘菊分子,存在明显的相消量子干涉效应。加酸质子化后,质子化的奥甘菊分子电输运能力均有提升,其中具有相消量子干涉效应的5,7位取代奥甘菊分子结电导提升最显著超过一个数量级。理论计算显示,质子化作用降低了分子结的HOMO-LUMO能隙,同时HOMO能量增加并更靠近费米能级,从而提高了质子化奥甘菊系列分子结电输运能力。这一研究工作表明奥甘菊系列分子作为刺激响应结构单元在未来分子器件和材料中有重要的应用前景,同时基于质子化地量子干涉效应调控也为单分子器件电输运性质的未来设计提供了新思路。

       这一跨学科研究工作是在我院洪文晶教授、中科院化学所张德清研究员及刘子桐副研究员、英国Lancaster大学Colin Lambert教授的共同指导下完成的。我院2014级硕士研究生杨国钢、英国Lancaster大学物理系博士后Sara Sangtarash博士作为共同第一作者,我院研究生李晓慧、谭志冰、李瑞豪、郑珏婷等共同完成,师佳副教授、刘俊扬特任副研究员和微纳院杨扬助理教授也参与了部分研究工作。

       这一工作得到了国家重点研发计划(2017YFA0204902)、自然科学基金项目(21673195,21190032,21372226,21503179)、千人计划青年项目、固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心(2011-iChEM)以及石墨烯工程与产业研究院的支持。

       论文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c7sc01014a#!divAbstract