廈門大學洪文晶教授課題組：單分子奧甘菊器件的量子干涉效應調控研究取得新進展

【成果簡介】

洪文晶教授課題組與中國科學院化學研究所張德清研究員課題組、Lancaster大學Colin ?Lambert課題組合作，在奧甘菊分子器件電輸運的量子干涉效應調控方面取得新進展，相關研究成果以“Protonation tuning of quantum ?interference inazulene-type single-molecule junctions”為題發表在英國皇家學會頂級期刊Chemical ?Science上(Chem. Sci., 2017,DOI: 10.1039/C7SC01014A)。

【圖文導讀】

圖1 UV-Vis光譜及顏色變化

（a）具有/不具有TFA的1,3 Az，4,7 Az和5,7 Az的UV-Vis光譜
（b）在添加TFA之前（左）和之后（右），Az溶液的顏色變化

圖2 分子結構及直方圖

（a）分子Be的分子結構用于對照實驗
（b）分子Be有（紅色）和無（黑色）TFA的電導直方圖

【研究內容】

單分子尺度電輸運性質的研究為從分子水平計分子材料和器件提供了直接實驗依據。在單分子尺度，因電子不同傳輸路徑引起的量子干涉效應對單分子尺度電輸運性質有顯著影響，而如何有效調控量子干涉效應從而控制分子器件電輸運性質仍然是分子電子學領域重大挑戰之一。在該項研究工作中，通過對奧甘菊系列分子單分子尺度電輸運性質研究發現，5,7位取代的奧甘菊電輸運能力低于其他取代位點奧甘菊分子，存在明顯的相消量子干涉效應。加酸質子化后，質子化的奧甘菊分子電輸運能力均有提升，其中具有相消量子干涉效應的5,7位取代奧甘菊分子結電導提升最顯著超過一個數量級。理論計算顯示，質子化作用降低了分子結的HOMO-LUMO能隙，同時HOMO能量增加并更靠近費米能級，從而提高了質子化奧甘菊系列分子結電輸運能力。這一研究工作表明奧甘菊系列分子作為刺激響應結構單元在未來分子器件和材料中有重要的應用前景，同時基于質子化地量子干涉效應調控也為單分子器件電輸運性質的未來設計提供了新思路。

這一跨學科研究工作是在我系洪文晶教授、中科院化學所張德清研究員及劉子桐副研究員、英國Lancaster大學Colin ?Lambert教授的共同指導下完成的。我院2014級碩士研究生楊國鋼、英國Lancaster大學物理系博士后Sara ?Sangtarash博士作為共同第一作者，我院研究生李曉慧、譚志冰、李瑞豪、鄭玨婷等共同完成，師佳副教授、劉俊揚特任副研究員和微納院楊揚助理教授也參與了部分研究工作。

這一工作得到了國家重點研發計劃（2017YFA0204902）、自然科學基金項目（21673195，21190032，21372226，21503179）、千人計劃青年項目、固體表面物理化學國家重點實驗室、能源材料化學協同創新中心（2011-iChEM）以及石墨烯工程與產業研究院的支持。

原文鏈接：http://chem.xmu.edu.cn/show.asp?id=2292

文獻鏈接：Protonation tuning of quantum interference in azulene-type single-molecule junctions（Chem. Sci., 2017,DOI: 10.1039/C7SC01014A）

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