论文摘要
在过去二十年中,分子电子学得到了长足的发展,研究有机分子内的电子输运性质成为近年来研究的热点。通过构建金属/有机分子/金属的分子结来表征有机分子的电学性质成为分子电子学领域广泛接受的表征手段。然而,单分子纳米结的构筑与电学性质测量仍然是一个非常具有挑战性的课题,存在许多技术难点与科学问题有待解决。本文以研究有机分子导线的电学性质为口的,首先搭建了两套适用于纳米尺度电学性质研究的测量系统,同时设计合成了两个系列的新型有机分子导线,进而研究了这些分子导线在双电极体系分子结中的电子输运性能。取得了以下成果：●完成了适用于有机分子导线电学性质研究的高灵敏度的电学测试系统。包括用于表征单分子电导的STM断裂结系统,和用于表征单分子自组装薄膜I-Ⅴ特性的十字交叉隧道结系统。●设计并合成了一系列绝缘树状分子包覆的oligo（phenylene ethynlene） OPE共轭骨架的“核-壳”结构的分子导线,并研究了外层树状分子的结构对分子导线电学性质的影响。采用各种光谱、能谱、电化学技术进行对以上分子导线的自组装单分子膜进行了表征,发现随着外围树状分了代数的增加,自组装薄膜的表面覆盖度和有序性下降。采用“十字交叉隧道结”,“扫描隧道谱”和“STM断裂结”三种技术对分子导线的电子传输性质进行了表征。结果表明“核-壳”结构分子导线的外围树状分子有可以效地将OPE共轭骨架间隔开来,避免了π-π相互作用的影响。同时通过改变外围接枝树状分了的代数,可以在分子尺度上调控OPE骨架间的间距。●设计并合成了一系列新型的OPE类分子导线,通过调节分子学线中的联苯结构的二面角可以调控分子导线的共轭程度。采用STM断裂结技术对其电子输运性质进行了表征,研究表明分子导线中的电子传输机理为电子隧穿（tunneling）机制,同时发现分子导线的电导与其联苯结构的二面角的cos2θ呈线性关系。应用第一性原理和非平衡态格林函数对该系列分子的电子输运性质进行了理论模拟,验证了实验测量的可靠性。
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中文摘要Abstract第一章 绪论1.1 分子电子学1.2 分子导线1.3 分子结参考文献第二章 实验技术与测试仪器2.1 扫描探针显微镜2.2 X射线光电子能谱2.3 反射红外吸收光谱2.4 拉曼光谱2.5 电化学测试参考文献第三章 分子电学性质表征系统的构建3.1 STM断裂结的构筑3.1.1 STM Break Junction原理简介3.1.2 STM Break Junction组件3.1.3 Au（111）基底和STM针尖3.1.4 自组装单分子膜的制备3.1.5 STM液池3.1.6 实验操作3.2 磁力控制的十字交叉隧道结3.2.1 磁力控制的十字交叉隧道结工作原理3.2.2 测试平台中关键系统分析3.2.3 仪器的搭建3.2.4 样品的制备3.2.5 实验操作3.3 本章小结参考文献第四章 "核-壳"结构分子导线的合成与分子电导性质研究4.1 引言4.2 "核-壳"结构分子导线的合成4.3 "核-壳"结构分子导线自组装单分子膜的光谱、能谱表征4.3.1 X射线电子能谱4.3.2 反射红外吸收光谱4.3.3 表面增强拉曼光谱4.3.4 结果与讨论4.4 "核-壳"结构分子导线自组装单分子膜的电话学表征4.4.1 循环伏安法4.4.2 交流阻抗谱4.4.3 结果与讨论4.5 "核-壳"结构分子导线电学性质表征4.5.1 十字交叉隧道结4.5.2 扫描隧道谱4.5.3 STM断裂结4.5.4 结果与讨论4.6 本章小结参考文献第五章 共轭结构可控的分子导线的合成与分子电导性质研究5.1 引言5.2 共轭结构可控的分子导线的设计与合成5.3 STM Break Junction5.3.1 针尖提拉速度对STM Break Junction的影响5.3.2 温度对STM Break Junction的影响5.3.3 分子导线的电导测量5.3.4 STM Break Junction的Ⅰ-Ⅴ测量5.4 分子电导的理论研究5.5 本章小结参考文献第六章 结论与展望附录 关键中间体与目标产物的合成在学期间的研究成果致谢
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标签：分子电子学论文; 分子导线论文; 断裂结论文; 十字交叉隧道结论文; 电子输运论文;
