非氧化還原單分子結(jié)及Pd金屬原子線電導(dǎo)的電化學(xué)調(diào)控研究.pdf

1、金屬-分子-金屬結(jié)與金屬原子線作為構(gòu)成納電子器件的重要組成部分，隨著電子器件的發(fā)展而備受關(guān)注。分子晶體管作為常見的分子元電子器件，可以通過電化學(xué)調(diào)控金屬單分子結(jié)的能級水平得到。本文擬運(yùn)用電化學(xué)掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法（ECSTM-BJ法），以Pd、Au、Ag、Cu為金屬電極，對氨基(-NH2)、氰基(-CN)、羧酸類(-COOH)及二氫苯并噻吩（-BT）系列分子結(jié)電導(dǎo)進(jìn)行研究。此外，本文也對Pd金屬線在不同室溫離子液體中的量子化電導(dǎo)進(jìn)行初步

2、探討。具體工作如下:
　　1.利用電化學(xué)STM-BJ法現(xiàn)場構(gòu)筑Cu、Ag電極，研究電極材料對目標(biāo)分子對苯二胺(BDA)、對苯二腈(DCB)、聯(lián)苯二腈(BPDC)單分子結(jié)電導(dǎo)的影響;同時(shí)研究錨定基團(tuán)為氰基的分子苯環(huán)個(gè)數(shù)對金屬-分子結(jié)電導(dǎo)的影響。結(jié)果表明:電導(dǎo)值:Ag-BDA-Ag＞Ag-DCB-Ag＞Cu-DCB-Cu，這一現(xiàn)象可能是由分子和電極之間不同耦合效率造成的;此外，對于Ag和Cu電極來說，以氰基為錨定基團(tuán)的分子增加一個(gè)苯環(huán)

3、的隧道衰減常數(shù)βN分別是1.68和1.7。表明氨基和氰基可以作為有效的錨定基團(tuán)與非金電極構(gòu)建單分子結(jié)。
　　2.應(yīng)用電化學(xué)STM-BJ法，以Pd為金屬電極，研究了非氧化還原羧酸類分子對苯二甲酸(TPA)和丁二酸(SCA)分子結(jié)電導(dǎo)的電控效率，研究目標(biāo)分子結(jié)電導(dǎo)隨電極電位移動的變化趨勢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pd-TPA-Pd和Pd-SCA-Pd在電化學(xué)下都存在兩套電導(dǎo)值，且隨電極電位負(fù)移電導(dǎo)值呈現(xiàn)下降趨勢。這說明兩個(gè)目標(biāo)分子均具有電化學(xué)調(diào)控效

4、應(yīng)，在相同電極電位變化范圍內(nèi)，TPA的調(diào)控效率明顯大于SCA。木部分工作說明共軛效應(yīng)對電化學(xué)調(diào)控效應(yīng)有重要的作用。
　　3.以Au為金屬電極，以BT基團(tuán)為錨定基團(tuán)，研究BT系列分子結(jié)電導(dǎo)的電化學(xué)調(diào)控效率。研究發(fā)現(xiàn)，五個(gè)目標(biāo)分子都是電化學(xué)可調(diào)控分子;隨著電位負(fù)移，分子結(jié)電導(dǎo)值降低，從而推測這五個(gè)分子屬于HOMO型分子，與分子能級理論計(jì)算結(jié)果一致;調(diào)控效率比較:BT2(O)＞BT3(S)＞BT4(Se)＞BT5(Te)，這與五元雜環(huán)上

5、元素的電負(fù)性大小趨勢一致。
　　4.利用電化學(xué)ECSTM-BJ方法，以室溫離子液體為溶劑，研究了Pd金屬原子線電導(dǎo)在不同離子液體中的電化學(xué)調(diào)控效應(yīng)，并且對不同陰陽離子吸附引起的電導(dǎo)值變化進(jìn)行了比較。很明顯，發(fā)現(xiàn)隨著電極電位改變，Pd量子電導(dǎo)值出現(xiàn)極大值，通過單頻法測量Pd單晶在離子液體[BMI]PF6和[BMI]BF4中微分電容曲線，確定極大值對應(yīng)的電位為Pd(111)的零電荷電位(PZC)，此外不同陰、陽離子吸附影響Pd金屬原子