苯類衍生物及冠醚分子的單分子結電導研究.pdf

1、電子器件的發(fā)展推動了人類科學技術的進步，對電子器件集成度的不斷追求使得分子電子器件應運而生，同時也延伸出一個新的科學領域-分子電子學。常見的分子電子器件有分子開關、分子導線、分子整流器、場效應晶體管等。分子電子器件實現(xiàn)的關鍵在于探究分子中電子的輸運性質，可通過構筑金屬-分子-金屬結，并測量其分子結電導得到。影響分子結電導的因素有分子自身的結構、金屬的材料、錨定基團、分子與金屬間的接觸構型以及周圍的環(huán)境等。本課題擬利用掃描隧道顯微鏡裂結法

2、（STM-BJ法），構建以Au為電極的分子結并測量其電導;同時由于STM-BJ法對于非Au電極的分子結測量的局限性，我們在傳統(tǒng)的STM-BJ法的基礎上改進出一種基于電化學的跳躍基礎(jump-to-contact)的掃描隧道顯微鏡裂結法（ECSTM-BJ法），系統(tǒng)地測量了以Cu、Ag作電極的分子結電導。具體的研究內容及結論如下:
　　1.利用STM-BJ法和ECSTM-BJ法現(xiàn)場構筑了分別以Au、Cu、Ag作金屬電極，以對苯二甲酸

3、、1，4-萘二甲酸、9，10-葸二羧酸為目標分子的單分子結，并對其電導進行了測量。研究結果表明:以Au作電極的三個二羧酸苯類分子結都表現(xiàn)出高、中、低三套電導值，其電導順序為:對苯二甲酸＞1，4-萘二甲酸＞9，10-蒽二羧酸，多套電導值可歸結于電極與分子間不同的接觸構型造成;以Cu和Ag作電極的對苯二甲酸單分子結，采用ECSTM-BJ法對所有的實驗數(shù)據(jù)直接進行線性統(tǒng)計就可得到很好的結果，兩種電極下都存在兩套電導值，高值均約為低值的3倍;且

4、對于這三個苯類羧酸分子而言，以Cu作電極的單分子結電導都略大于以Ag作電極的電導，這可能是因為金屬電極與分子的耦合程度不同引起的。以上結論表明了電極材料及分子構型對分子結電導的影響。
　　2.采用ECSTM-BJ法，以Cu和Ag作電極研究了2，6-萘二甲酸、4，4'-聯(lián)苯二甲酸、2，2'-聯(lián)苯二甲酸的分子結電導。結果如下:以Cu作電極的分子結電導大于以Ag作電極的分子結電導，這是因為分子與Cu電極間的耦合程度更強;同時，2，6-萘

5、二甲酸的單分子結電導小于1，4-萘二甲酸的單分子結電導，這是由于2，6-萘二甲酸分子中電子的傳輸距離較長導致的;另外，4，4'-聯(lián)苯二甲酸單分子結的電導值小于2，2'-聯(lián)苯二甲酸單分子結的電導值，可歸因于電子在4，4'-聯(lián)苯二甲酸分子中的傳輸距離較長。
　　3.以Au作電極，運用STM-BJ法測量C42H44O9S4冠醚分子和C48H48O9S4冠醚分子與六個不同的離子Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+配位后形成的

6、絡合物的分子結電導，初步結論如下:對于C42H44O9S4冠醚分子來說，金屬離子的絡合基本不影響分子結的電導值，這可能是由于該分子中冠醚位于側鏈，離子的絡合不會影響分子主鏈的結構;而對于C48H48O9S4冠醚分子而言，金屬離子的配位使分子結的電導值變大，順序為:K+＞Li+＞Ca2+＞Ba2+＞Mg2+＞Na+，這可能是因為冠醚與離子絡合后造成主鏈中兩個苯環(huán)間的扭轉角發(fā)生了變化，而且金屬離子的絡合也會使分子能級發(fā)生改變，從而影響分子結