廈大洪文晶課題組與丹麥哥本哈根大學、瑞士伯爾尼大學：基于單分子電學測量的反應動力學表征技術研究進展

【成果簡介】

近期，廈門大學洪文晶教授課題組與丹麥哥本哈根大學、瑞士伯爾尼大學研究人員合作，在基于單分子電學測量的反應動力學表征技術方面取得重要進展，相關研究成果以“Single-molecule detection of dihydroazulene photo-thermal reaction using break junction technique”為題發表在期刊Nature Communications（ DOI: 10.1038/ncomms15436）。

【圖文導讀】

圖1 機械控制裂結技術在原位紫外輻射下測量光電轉換效率示意圖

圖2該課題中所研究的分子的結構示意圖

【研究內容】

基于隧穿機制的電輸運是物質世界的基本過程之一。在單分子尺度，分子結構的細微變化足以導致電學性質的顯著區別，這也使通過單分子電學檢測方法研究化學反應過程成為可能。在這一研究工作中，課題組將通常用于單分子電學測量的裂結技術用于單分子尺度反應動力學的表征。實驗中采用了在太陽能能量存儲和光致變色領域有重要應用的Dihydroazulene/Vinylheptafulvene (DHA/VHF)分子作為模型研究體系，通過對單分子事件的統計分析，定量表征了DHA光熱反應的動力學過程并分析了反應產物。結合理論模擬，研究人員發現在單分子結的限域空間中，化學反應的動力學和熱力學過程與宏觀反應體系存在顯著區別。這一工作也為未來的合成化學和化學工程研究提供了一種新思路，即通過納米技術構造反應微環境，可以實現化學反應速率、產物和產率的優化。

該研究工作是在洪文晶教授和丹麥哥本哈根大學Mogens B. Nielsen教授的共同指導下，通過跨學科的國際合作所完成的。其中洪文晶教授課題組負責該研究工作的實驗表征和統計分析，丹麥哥本哈根大學Mogens B. Nielsen教授課題組負責分子體系的合成，Kurt V. Mikkelsen教授和Gemma C. Solomon教授課題組分別負責了該研究工作的反應動力學和電輸運理論計算，這也是洪文晶教授課題組與上述研究團隊的首次科研合作。廈門大學薩本棟微納研究院的楊揚助理教授也參與了數據分析和機理討論的部分工作。

?洪文晶教授課題組長期致力于單分子尺度下的化學反應、分子組裝、分子器件電輸運等方面的相關研究，開發了一系列能夠在單分子尺度實現精密控制和精確測量的科學儀器。以此為基礎，課題組與國內外材料化學和理論研究團隊密切合作，在單分子尺度電輸運的量子干涉效應、電化學調控和化學反應表征等領域進行了一系列探索。

上述研究工作得到了國家“千人計劃”青年項目、國家自然科學基金（21673195，21503179）、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）的大力資助與支持。

原文鏈接：http://chem.xmu.edu.cn/show.asp?id=2172.

文獻鏈接：Single-molecule detection of dihydroazulene photo-thermal reaction using break junction technique(Nat. Commun. , 2017, DOI: 10.1038/ncomms15436)

本文由材料人編輯部陳靜編輯，點我加入材料人編輯部。

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