氧化還原活性分子Fc-OPV Dithiol的單分子電導(dǎo)研究及Cu-Pd合金量子電導(dǎo)測量.pdf

1、用單個分子或金屬原子線來構(gòu)建分子或納電子器件是納米技術(shù)領(lǐng)域的終極目標之一。為了達到這一目標，科研工作者必須能夠測量、控制并懂得電子在單個分子和金屬原子線中的傳輸，從而選擇合適的分子與金屬設(shè)計出最合理的器件構(gòu)架。影響單分子結(jié)及金屬原子線電子傳輸?shù)囊蛩乇姸?，如：金屬電極材料、分子自身結(jié)構(gòu)、金屬與分子之間的接觸構(gòu)型和能級耦合及周圍環(huán)境等。由于化學(xué)惰性、容易制備和易與一些功能分子結(jié)合等因素，目前的金屬-分子-金屬結(jié)構(gòu)架中，金屬電極基本上為金電極

2、，對非金分子結(jié)的研究還相當有限，因此，很有必要豐富構(gòu)建分子結(jié)的金屬電極材料；而作為金屬電極材料重要的微觀性質(zhì)之一，金屬本身的電導(dǎo)量子化現(xiàn)象首先引起了人們的廣泛興趣。理論與實驗結(jié)合，許多金屬的量子化電導(dǎo)都已被研究，但是，作為構(gòu)建分子結(jié)的金屬電極的可能材料之一，合金量子電導(dǎo)的研究工作卻遠遠不夠。隨著納米微加工技術(shù)的日趨完善，掃描探針儀器功能的不斷開發(fā)以及有機合成技術(shù)的不斷成熟，構(gòu)建出想要的分子結(jié)及測量相應(yīng)的單分子結(jié)電導(dǎo)已經(jīng)不再是主要難題。近

3、幾年來，對分子/納電路中的電子傳輸過程的調(diào)控成為了研究的熱點，主要內(nèi)容就是通過電化學(xué)調(diào)控研究電極電位的改變對氧化還原分子電導(dǎo)的影響；但此類研究還十分有限，一些電化學(xué)調(diào)控單分子電導(dǎo)的機理尚待進一步探討。 本論文針對分子電子學(xué)和納電子學(xué)的研究現(xiàn)狀和問題，利用所在研究組搭建的STM-BJ測量平臺，主要研究單分子結(jié)電導(dǎo)的電化學(xué)調(diào)控；同時，發(fā)展所在研究組所提出的金屬原子線及其電導(dǎo)測量的新方法，使STM-BJ技術(shù)更具普適性，并能應(yīng)用于合金原

4、子線的電導(dǎo)測量。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1、研究了電位控制下具有氧化還原活性的二茂鐵化合物單分子電導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)其單分子電導(dǎo)值并不隨電極電位而改變。我們認為在整個實驗電勢范圍內(nèi)，分子導(dǎo)電能級相對于金屬費米能級始終遠離共振態(tài)，所以我們并未觀察到分子電導(dǎo)隨電極電位而改變。同時，我們還觀察到了隨機的單分子電導(dǎo)漲落，認為是由于分子本身構(gòu)象的改變所引起的。最后，通過Lewis理論關(guān)系式，根據(jù)我們實驗測量的電導(dǎo)結(jié)果估算了分子結(jié)內(nèi)的電子傳遞速率常

5、數(shù)，并發(fā)現(xiàn)我們的金屬-分子橋-金屬針尖(MBT)體系內(nèi)的電子傳遞速率常數(shù)與電化學(xué)方法研究由相似分子構(gòu)成的金屬-分子橋-電子受體(MBA)體系得到的電子傳遞速率常數(shù)屬同一個數(shù)量級。 2、應(yīng)用基于jump-to-contact機制的電化學(xué)STM-BJ方法，在Pd(111)單晶上構(gòu)筑了Cu納米陣列，比較測量了Cu、Pd及Cu-Pd合金的量子點接觸電導(dǎo)，得到Cu-Pd合金的量子點接觸電導(dǎo)為1G0，認為1G0電導(dǎo)值事實上是來自于Cu-Cu