分子电子学研究有望加速实现体积更小、功能更强的电子器件

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西交利物浦大学化学系的一个研究小组首次利用石墨烯和金电极测量了单分子结的电荷转移,标志着在探索电子如何通过单分子转移这一课题上迈出了重要一步。

这项工作在分子电子学领域具有重要的影响。 分子电子学是电子学的一个分支,主要研究分子作为电子组件的科学。利用单个分子构建电子器件有望突破目前半导体器件微小化发展中的瓶颈。

自从20世纪70年代,研究人员已经着手研究使用单个分子作为构建电子回路核心组件的可行性,但是这方面的研究进展一直受实验挑战所限,实现这项技术的应用条件尚未成熟。

该研究小组的工作有望推动关于分子开关的研究,使功能分子应用于尺寸更小的电子器件成为可能。例如,制造兼具更多功能、更好性能同时成本相对较低的智能手机、照相机和计算机等。

分子结由一个或几个分子构成,这些分子能够在两个电极之间实现电子传输的功能。分子结之间的距离非常之小,通常被称之为纳米间距。

由杨莉博士课题组取得的研究成果已经发表在著名的Nanoscale期刊上,影响因子为7.76,这一指标反映了该学术成果发表后被引用的平均次数。

这一研究项目由国家自然科学基金委员会(NSFC)和江苏省科技计划资助,并与利物浦大学化学系Richard Nichols教授紧密合作进行。2003年,Richard Nichols教授开发了一种独特的扫描隧道显微镜技术来构造和测量分子结。

这项技术标志着研究人员首次能够构造一个分子结,并通过一种稳定的方式来测量单个分子的电导。这项技术的出现被视为分子电子学真正意义的开端。

Richard Nichols教授于6月底来到西交利物浦大学参加中期项目会议,对研究小组克服实验过程中的技术难题表示赞许。他补充说,他和他的团队在利物浦成功地形成了以氧化铟锡(ITO)和砷化镓(GeAs)为电极的分子结,而西交利物浦大学研究小组已经完成了二维石墨烯为电极的单分子器件的突破。

“石墨烯只有薄薄的一层碳原子,由于其零带隙、平面和超薄结构的属性,具有显著的电子、热、机械和光学性能,使得它可以用作电子、传感器、晶体管电极和用于光伏器件透明触点的平台。“他说。

参与该研究的博士研究生张骞说:“与金属构建的分子结相比,石墨烯电极能产生更强的电荷转移。这与功能分子与石墨烯相对较弱的界面耦合以及石墨烯的电子结构有关。”

该研究小组的研究成果首次在西交利物浦大学第一届科研节中展示,《上海日报》同时也报道了他们的相关成果


(编译:寇博)


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