12月7日，资源化学教育部重点实验室肖胜雄教授团队在单分子电子学研究领域取得新的进展，相关成果在国际期刊《Nano Letters》上发表，论文题目为“Regio- and Steric Effects on Single Molecule Conductance of Phenanthrenes”。上海师范大学为第一署名单位，论文第一作者为我校博士生陈艳以及武汉科技大学黄明柱，论文共同通讯作者为我校化学与材料科学学院肖胜雄教授、周庆海副研究员和来自论文第二通讯单位武汉科技大学的常帅教授。


单分子电子学能够将化学、物理学、工程学和电子学的专业知识融汇在一起，实现电子器件的微型化，有望解决传统半导体器件由于在尺寸缩微化过程中所遇到的理论及技术难题，为后摩尔时代芯片的研发提供支撑。如何成功构建稳定的单分子器件以及如何进行分子尺度的性能调控是实现上述目标的关键步骤。肖胜雄教授团队通过在不同位置修饰上二硫甲基作为锚定基团，获得了六种菲衍生物（最小的扶手椅型石墨烯纳米带），并借助扫描隧道显微镜断裂连结技术，测定了上述分子导线在金电极间的单分子电导，发现通过连接在不同位置，菲分子导线的电导差异可以高达20倍，实现了对分子导线电导的有效调控（图1）。



六种菲分子（最小尺寸扶手椅型石墨烯纳米带）的单分子电导

DFT计算结果与实验测量数据吻合良好，从理论上解释了相同骨架的六种菲分子的单分子电导之所以产生巨大差异是分子轨道能级排列、电子耦合和量子效应共同作用的结果，即因为取代基团位置不同，会导致分子能级发生变化，同时也使得分子与金电极间的电子耦合有所不同，进而对电子传输产生影响。该工作提出了一种简便可行的单分子水平上对分子导线的电导进行调控的方法，为石墨烯纳米带在碳基芯片领域的潜在应用提供了新的策略和理论指导。
该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市教委、上海市科委、光化学能源材料学科创新“111”引智基地、上海绿色能源化工工程技术研究中心的支持。

论文链接：Regio- and Steric Effects on Single Molecule Conductance of Phenanthrenes | Nano Letters (acs.org)

（供稿、图片：化学与材料科学学院）