近日，我研究院杨扬副教授课题组和化学化工学院洪文晶教授课题组及英国兰卡斯特大学Colin J. Lambert教授课题组合作，在基于石墨烯电极的单分子电子器件方面取得重要研究进展。相关研究成果以“Cross-plane transport in a single-molecule two-dimensional van der Waals heterojunction”为题发表于Science Advances 期刊(doi号: 10.1126/sciadv.aba6714, IF= 12.804)。
由不同二维材料通过相对较弱的范德华作用力结合，进而堆叠形成的二维材料范德华异质结，在电子器件中极具潜在应用前景。在化学领域中，有机分子库极其庞大且化学性质丰富，并且很多分子对外部刺激（如光、电、磁、热和酸碱等）存在特定响应，因此如果能够将两片单层二维材料和单个有机平面分子通过范德华作用力堆叠，形成二维材料/有机平面分子/二维材料结构的分子电子器件，有望得到性能精准可调的分子器件。然而目前尚未有实验方法，可以对单分子二维范德华异质结进行构筑和电学性质表征。
针对这一问题，杨扬副教授课题组与洪文晶教授课题组在自主研发的机械可控裂结技术装置的基础上，开发了一种新型的层间裂结技术装置，用以构筑和表征单分子范德华异质结器件。研究人员将一系列多环芳烃化合物（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons）分别嵌入在两片单层石墨烯电极之间，首次构筑了单分子范德华异质结器件，并对多种该类器件的电输运性质进行了表征。实验发现，利用该新型层间裂结技术所构筑的单分子范德华异质结，表现出与传统分子电子器件中所常见的面内输运明显不同的变化规律。实验中还发现，相同苯环数量、不同分子结构的异质结器件展现出不同的电输运性质，显示出典型的室温下量子输运特性。该工作所开发的新型层间裂结技术和构筑的单分子范德华异质结，对后续进一步研究和设计功能多样的单分子电子器件具有重要的参考价值。
我研究院杨扬副教授、我校化学化工学院洪文晶教授和英国兰卡斯特大学Colin J. Lambert教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、厦门大学校长基金（工学部）、国家自然科学基金等项目的资助和支持。
另外，近期杨扬副教授课题组还对单分子电子器件中的相增量子干涉现象开展了研究。研究人员设计了分子骨架相同，但是取代原子的种类和位置有所区别的三个分子体系。通过对这三个分子所对应的分子电子器件的电学性质进行表征，研究人员发现分子结构的对称性对于分子器件的电输运性质具有显著影响。文章以“Constructive quantum interference in single-molecule benzodichalcogenophene junctions”为题，发表于Chemistry-A European Journal 期刊(doi号: 10.1002/chem.201905878, IF = 5.160)。
论文链接：
https://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaba6714
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/chem.201905878
发布：2020年06月02日 19:31
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