单原子分子测控的进展

单原子分子测控是近年来发展起来的实验技术 ,其操作对象是单个的原子或分子。完整的单原子分子测控包含了对单原子分子的成像、识别、操纵和组合分解四个方面。本文分别对这四个方面进行了系统综述 ,介绍了国内外相关技术的发展和现状 。

表/界面水的扫描探针技术研究进展

表面和界面水在自然界、人们的日常生活以及现代科技中无处不在.它在物理、化学、环境学、材料学、生物学、地质学等诸多基础学科和应用领域起到至关重要的作用.因此,表面和界面水的功能与特性的研究,是水基础科学的一项核心任务.然而,由于水分子之间氢键相互作用的复杂性,及其与水-固界面相互作用的竞争,使得表(界)面水对于局域环境的影响非常敏感,往往需要深入到分子层次研究其微观结构和动力学过程.近年来,新型扫描探针技术的发展使得人们可以在单分子甚至亚分子尺度上对表(界)面水展开细致的实空间研究.本文着重介绍几种代表性的扫描探针技术及其在表(界)面水体系中的应用,包括:超高真空扫描隧道显微术、单分子振动谱技术、电化学扫描隧道显微术和非接触式原子力显微术.此外,本文还将对表(界)面水扫描探针技术研究面临的挑战和未来发展方向进行了展望.

STM/STS在纳米结构电子态和输运性质研究中的新进展

本文介绍了扫瞄隧道显微术及扫描隧道谱(STM/STS)半导体、金属量子点及单分子电子态和电子输运性质研究的最新进展。STM具有高的空间和能量分辨率,不仅可用于表面和纳米体系的结构表征,而且可用于研究表面和纳米结构局域电子态和电子输运性质。半导体、金属量子点及单分子通常具有分立的电子能级结构。利用STM的探针空间局域的探测能力和较高的能量分辨本领,近年来有大量工作对这些低维体系的电子态进行了研究,对这些体系单体结构的电子输运性质研究获得了有趣的新结果。

基于电化学方法研究以铜和银为电极的对苯二甲酸单分子结电导

利用基于电化学跳跃接触的扫描隧道显微镜裂结法(ECSTM-BJ),通过现场形成金属电极,对以Cu和Ag为电极的对苯二甲酸单分子结电导进行了测量.研究结果表明:利用该方法对所有数据直接线性统计即可得到很好结果;两种电极下都存在两套高和低电导值,其中以Cu为电极的单分子结电导高低值分别为11.5和4.0 n S,而以Ag为电极的单分子结电导分别为10.3和3.8 n S,高值都约为低值的3倍,且以Cu为电极的单分子结电导要略大于以Ag为电极的电导,可归结于电极和分子的耦合不同造成的.与同样条件下测量得到的烷基链羧酸单分子结电导只存在一套值相比,对苯二甲酸表现出两套电导值,反应了分子内主链对分子结电导的影响.

侧链位阻效应对芴基分子电导的影响研究

为了研究侧链对多苯环芴基分子电导的影响,我们采用扫描隧道显微镜裂结(STM-BJ)技术对分子骨架相同但侧链不同的一系列芴基分子的单分子电导进行测量,同时利用循环伏安法(CV)和密度泛函理论(DFT)计算对分子进行表征.研究表明,3种分子均产生高低不同的两类电导值,其中它们的低电导基本一致,而高电导之间产生明显的差别.高电导的差别可能是分子侧链产生的空间位阻阻碍了分子骨架上的电荷传导,进而使分子结电导减小.本研究有助加深对分子侧链影响单分子结电导的理解.

能量与空间分辨的单分子显微术——透过碳笼“看”富勒烯包合物内的金属原子

文章作者用探测扫描隧道电流微分谱的方法 ,对金属富勒烯包合物分子进行了研究 ,得到了Dy@C82 同分异构体Ⅰ的金属 -碳笼杂化态在实空间的能量分布图 ,通过将实验与理论模拟的结果进行比较 ,推断出Dy原子在碳笼中的位置以及金属富勒烯包合物分子在衬底表面的吸附取向 .