【摘 要】
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分子电子学是纳米技术的一个重要应用领域,其最终目的是基于单个分子或分子阵列构建功能器件,实现与宏观器件相同的功能。为了实现这一目的,理解、测量和控制单个分子内部的
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分子电子学是纳米技术的一个重要应用领域,其最终目的是基于单个分子或分子阵列构建功能器件,实现与宏观器件相同的功能。为了实现这一目的,理解、测量和控制单个分子内部的电荷传递方式是非常有必要的。对单个分子进行电学测量的首要任务便是要把单分子连入电路中,形成稳定的电极-分子-电极分子结。在过去的二十年中,出现了多种制备单分子结的技术。其中,扫描隧道显微镜裂结法技术是被应用最为广泛的一种成结和测量的技术,本文基于该测量技术对单分子结的电子输运特性展开了研究。单分子结是由电极、分子和锚定基团三部分组成,其任意一个结构发生变化都会对单分子结的电子输运特性产生显著影响。因此,我们针对共轭型分子,研究了其芳香性和电导之间的关系。除内部影响因素(组成结构)之外,还存在着诸多外部环境影响因素,诸如电压、温度、溶剂、p H值等。本论文针对以上情况,采用单分子识别隧道电流仪,探究了溶剂、电压和芳香性对单分子电导的影响,获得以下研究结论:(1)相比于常用的1,2,4-三氯苯溶剂,H2N-(CH2)n-NH2链状饱和分子在水溶液中具有更高的电导值(衰退常数βTCB=0.989 CH2-1,βH2O=0.853 CH2-1),能够表现出更佳的电子传输特性。(2)分别在不同电压条件下对1,4-丁二胺、对苯二胺两种分子的电导进行了测量,研究了两种不同类型分子对电压的依赖关系,结果发现饱和分子(1,4-丁二胺)的电导几乎不会随电压的变化而发生变化,而共轭分子(对苯二胺)的电导则随电压的增加发生了明显的增大。另外,电压的增大会使分子结变得不稳定,在共轭分子中尤为明显。(3)分别对五元环:吡咯、噻吩、呋喃;六元环:苯、吡啶、吡咯六种芳香性分子的电导进行了探究,结果发现,在Au-π结合方式下,目标分子的芳香性和其电导呈正相关。
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