厦门大学化学化工学院：基于“碳龙化学”的单分子电子学研究取得重要进展

【成果简介】

近日，厦门大学化学化工学院洪文晶教授课题组和夏海平教授课题组密切合作，首次在单分子尺度上研究了金属杂芳环体系的电荷输运性质，并以此提出了基于离域效应变化的电输运调控新方法，相关研究成果以“Switching of Charge Transport Pathways via Delocalization Changes in Single-molecule Metallacycles Junctions”为题在线发表于J. Am. Chem. Soc.上。该工作是厦门大学原创的“碳龙化学（Carbolong Chemistry）”在性能研究方面的重要进展。

【图文导读】

图1 MCBJ装置示意图

图2 复合物2、3、4的合成路线

【研究内容】

芳香族骨架是分子电子学研究的重要结构基元，金属芳香体因嵌入过渡金属原子而具有独特的电学性质，预示其在电子学领域具有潜在的重要应用。本次研究结合夏海平教授课题组在碳龙化学领域的研究基础和洪文晶教授课题组发展的高灵敏度单分子电输运表征技术，首先合成了三个以过渡金属锇为桥头的金属杂芳香化合物，单分子电学研究发现连接在金属杂芳香环上的季磷（phosphonium）取代基所带来的离域效应变化可以显著增强金属杂芳香化合物的电输运性质，从而使基于金属杂芳香骨架的单分子器件电导提升超过一个数量级。这一研究工作证明金属杂芳香骨架有望成为未来分子电子学中具有重要潜在应用价值的结构基元，该体系电子离域效应的调控可为将来分子器件和分子材料的制备提供一种全新的设计思路。

该研究工作是在夏海平教授、洪文晶教授的共同指导下合作完成的，厦门大学化学化工学院化工系硕士研究生李瑞豪和化学系博士研究生路正宇作为本论文的共同第一作者，研究生蔡沅廷、蒋枫、陈志昕、唐淳、郑珏婷、皮九禅、张蕊等共同完成，师佳副教授、陈招斌高级工程师、杨扬助理教授和刘俊扬博士也参与了部分研究工作，这一交叉研究充分体现了厦门大学化学化工学院化学、化工学科融合创新的研究特色。

这一工作得到了国家重点研发计划（2017YFA0204902）、自然科学基金项目（21673195，21503179，21490573）、千人计划青年项目、固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心（2011-iChEM）以及石墨烯工程与产业研究院的支持。

原文链接：http://chem.xmu.edu.cn/show.asp?id=2269。

文献链接：Switching of Charge Transport Pathways via Delocalization Changes in Single-molecule Metallacycles Junctions（J. Am. Chem. Soc.，2017，DOI： 10.1021/jacs.7b06400）

本文由材料人编辑部王冰编辑，点我加入材料人编辑部。

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