π-σ-π型单分子电子器件:分子内电子转移及其外电场效应

将由联苯阴离子和中性萘之间通过刚性环己烷所连接的经典的电子转移体系作一构象修正,得到一个π σ π型分子。UHF/6 31G 研究表明,此体系具有更高的能垒和小得多的电子转移耦合,而且其耦合几乎完全通过环己烷桥上的化学键实现。外电场效应的研究进一步发现,该体系在无外场条件下几乎没有电子转移反应发生,但当外电场增至0 001463au时,反应的能垒消失,其电子转移速率达到105s-1数量级。所有特征均显示,该体系具有作为单分子电子器件的分子原型的巨大潜力。

单分子电子器件电极–分子界面设计和调控

电极–分子接触界面在单分子器件中扮演着至关重要的作用.通过对电极、分子的锚定基团以及电极与分子间作用方式进行设计和调控,可以有效控制电极–分子界面结构和性质,从而影响单分子器件的性能和功能.本文从单分子器件研究的常用技术手段出发,综述单分子器件中常见的电极–分子接触界面类型及构建方式,并进一步阐述机械力、电化学及电场等外场对分子–电极接触界面的调控作用.最后本文围绕单分子器件界面构建及调控的发展进行总结和展望.

基于碳电极的分子电子器件

基于分子的电子器件以分子的本征电子结构为器件单元,在分子水平上构筑电子器件,是跨越分子电荷传递机制研究的理想实验平台,也为在微纳尺度上实现新型功能电子器件提供了新颖的策略。实现微纳电极间隙及稳定的电极-分子的连接是开发重现性高的分子器件的关键。碳材料因其化学稳定性高、表面化学丰富而在分子器件的构筑中得到了越来越广泛的应用。本文总结回顾了以碳作为电极构筑分子器件的研究状况,讨论了碳材料在分子器件构筑中稳定性高、成本低和可量产等突出优势以及在大面积分子器件和单分子器件中的应用与研究进展。展示了以碳电极构筑的分子开关、分子整流等功能分子器件以及分子-电子传输构效关系等研究方面的丰富成果。最后分析了目前基于碳基分子器件研究面临的挑战,对碳电极-分子界面的化学连接、基于碳电极的分子器件的功能化以及未来分子器件的集成化做了展望。