单分子结的构筑及分子电导性质的测试.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)OctoberActa．-Chim．Sin．2012，28(10)，2237—22482237[Review]doi：10．3866／PKU．WHXB201209102www．whxb．pku．edu．cn单分子结的构筑及分子电导性质的测试艾勇张浩力f兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室，化学化工学院，兰州730000)摘要：分子电子学已成为21世纪研究的热点．通过将具有特定功能的分子连接在纳米尺度金属电极之间从而构筑包括分子导线、开关、整流器在内的各种分子尺度电子器件，这引起了科学家们广泛

2、的研究兴趣．在分子电子学研究中，构筑金属／分子，金属(MMM)分子结是研究分子器件中电子传输性质的关键．尽管已经取得了很大的进展，目前在纳米尺度下构筑稳定可靠的MMM分子结并测试单个分子的电学性质仍然面临很多挑战．本文着重对单分子电学性质的测试技术和相关理论研究的最新进展以及存在的挑战做了概述．关键词：分子电子学：纳米器件：分子器件；单分子结中图分类号：0646；O641ConstructionandConductanceMeasurementofSingleMoleculeJunctionsAIYongZHANGHao-LirStateKe

3、yLaboratoryofAppliedOrganicChem&try,CollegeofChemistry＆ChemicalEngineeringLanzhouUniversity,Lanzhou730000,R．China1Abstract：Molecularelectronicshasbecomeanimportantresearchfieldinthepastdecade，andmoleculardevicescanbeusedasmolecularwires，switches，rectifiers，andtransistorsetc

4、．Constructionofmetal／molecule／metal(MMM)junctionsisthemosteffectivemethodforinvestigatingthechargetransportpropertiesofmoleculardevices．However，themeasurementofindividualmoleculeiunctionsatthenanoscaleiSstilIverychallengingbecauseofmanytechnicaIdifficulties．Thispaperreviews

5、therecentprogressandthechallengesinthemeasurementofsinglemoleculeconductance，andsummarizesinvestigationofthechargetransportmechanism．KeyWords：Moleculeelectronics；Nanodevice；Moleculedevice；Singlemoleculejunction1引言米数量级，而这一尺度刚好是有机小分子的尺度．20世纪电子器件的诞生与发展极大地促进了因此研究纳米尺度下有机分子的可控组装与

6、电学人类社会的进步．大规模集成电路的发展使得电性质的测量引起了科学家们的极大兴趣．子器件的尺寸逐渐缩小成为可能．根据摩尔定律，著名物理学家Feynman在1959年首次提出了集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔l8个月便从单个分子甚至原子开始进行组装实现分子器件会增加一倍，性能也将提升一倍．这意味着电子器的概念，分子电子学(molecularelectronics)也由此应件的尺寸将会越来越小，在不久的将来会减小到纳运而生．分子器件主要是指直接用分子构筑的具有Received：July6，2012：Revised：September10，201

7、2：PublishedonWeb：Septemberl0。2012．Correspondingauthor．Email：haoli．zhang@lzu．edu．cn；Tel：+86931．89l2365．TheprojectwassupportedbytheNationa1KeyBasicResearchProgramofChina(973)(2012cB933l02)．NationalNaturalScienceFoundationofChina(2l190034，21073079)，andSpecializedResearchFundfo

8、rtheDoctoralProgramofHigherEducation，China(20l10211l300011．国家重点基础研究发展规划项目(973)(201