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

1、用單個分子或金屬原子線來構建分子或納電子器件是納米技術領域的終極目標之一。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計出最合理的器件構架。影響單分子結及金屬原子線電子傳輸?shù)囊蛩乇姸?，如：金屬電極材料、分子自身結構、金屬與分子之間的接觸構型和能級耦合及周圍環(huán)境等。由于化學惰性、容易制備和易與一些功能分子結合等因素，目前的金屬-分子-金屬結構架中，金屬電極基本上為金電極

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

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

4、子線的電導測量。主要研究內容和結論如下： 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，發(fā)現(xiàn)其單分子電導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，分子導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漲落，認為是由于分子本身構象的改變所引起的。最后，通過Lewis理論關系式，根據(jù)我們實驗測量的電導結果估算了分子結內的電子傳遞速率常

5、數(shù)，并發(fā)現(xiàn)我們的金屬-分子橋-金屬針尖(MBT)體系內的電子傳遞速率常數(shù)與電化學方法研究由相似分子構成的金屬-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、應用基于jump-to-contact機制的電化學STM-BJ方法，在Pd(111)單晶上構筑了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，得到Cu-Pd合金的量子點接觸電導為1G0，認為1G0電導值事實上是來自于Cu-Cu