12月7日，資源化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室肖勝雄教授團(tuán)隊(duì)在單分子電子學(xué)研究領(lǐng)域取得新的進(jìn)展，相關(guān)成果在國際期刊《Nano Letters》上發(fā)表，論文題目為“Regio- and Steric Effects on Single Molecule Conductance of Phenanthrenes”。上海師范大學(xué)為第一署名單位，論文第一作者為我校博士生陳艷以及武漢科技大學(xué)黃明柱，論文共同通訊作者為我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院肖勝雄教授、周慶海副研究員和來自論文第二通訊單位武漢科技大學(xué)的常帥教授。

單分子電子學(xué)能夠?qū)⒒瘜W(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)和電子學(xué)的專業(yè)知識(shí)融匯在一起，實(shí)現(xiàn)電子器件的微型化，有望解決傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件由于在尺寸縮微化過程中所遇到的理論及技術(shù)難題，為后摩爾時(shí)代芯片的研發(fā)提供支撐。如何成功構(gòu)建穩(wěn)定的單分子器件以及如何進(jìn)行分子尺度的性能調(diào)控是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵步驟。肖勝雄教授團(tuán)隊(duì)通過在不同位置修飾上二硫甲基作為錨定基團(tuán)，獲得了六種菲衍生物（最小的扶手椅型石墨烯納米帶），并借助掃描隧道顯微鏡斷裂連結(jié)技術(shù)，測(cè)定了上述分子導(dǎo)線在金電極間的單分子電導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)通過連接在不同位置，菲分子導(dǎo)線的電導(dǎo)差異可以高達(dá)20倍，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子導(dǎo)線電導(dǎo)的有效調(diào)控（圖1）。

六種菲分子（最小尺寸扶手椅型石墨烯納米帶）的單分子電導(dǎo)

DFT計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)吻合良好，從理論上解釋了相同骨架的六種菲分子的單分子電導(dǎo)之所以產(chǎn)生巨大差異是分子軌道能級(jí)排列、電子耦合和量子效應(yīng)共同作用的結(jié)果，即因?yàn)槿〈鶊F(tuán)位置不同，會(huì)導(dǎo)致分子能級(jí)發(fā)生變化，同時(shí)也使得分子與金電極間的電子耦合有所不同，進(jìn)而對(duì)電子傳輸產(chǎn)生影響。該工作提出了一種簡便可行的單分子水平上對(duì)分子導(dǎo)線的電導(dǎo)進(jìn)行調(diào)控的方法，為石墨烯納米帶在碳基芯片領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供了新的策略和理論指導(dǎo)。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市教委、上海市科委、光化學(xué)能源材料學(xué)科創(chuàng)新“111”引智基地、上海綠色能源化工工程技術(shù)研究中心的支持。

論文鏈接：Regio- and Steric Effects on Single Molecule Conductance of Phenanthrenes | Nano Letters (acs.org)

（供稿、圖片：化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院）