锚定基团对金属-分子-金属结器件的稳定性、导电性和量子效应具有重要影响。发展新型锚定基团对于分子电子学的发展至关重要。近日，华东理工大学化学与分子工程学院李洪祥和厦门大学洪文晶课题组在新型锚定基团研发方面取得新进展，相关研究成果以“Single-Molecule Charge Transport through Thiazole-End-Capped Conjugated Oligomers: Synergistic Au−N and Au−π Interactions and Controllable Self-Decoupled Properties”为标题发表于J. Phys. Chem. C（DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c00045）上。
（来源：J. Phys. Chem. C）
噻唑是有机光电材料的重要结构单元，其氮原子上的孤对电子使得噻唑为潜在的锚定基团。本研究中我们设计合成了系列噻唑封端的分子，对其在金基底的自组装行为进行了研究，并借助金属-分子-金属结器件测试了分子的电导。实验结果显示噻唑封端的联苯分子TZ0-TZ2的衰减系数为0.46 ± 0.01 Å-1，遵循非共振隧穿机理。通过噻唑2-位，4-位和5-位封端的分子具有不同的电导，其最大电导变化近400倍，显示出明显的量子干涉效应。上述结果表明噻唑是优异的锚定基团，可以通过改变取代位点实现对分子量子干涉效应的调控。进一步实验和理论计算结果显示Au-π相互作用参与了噻唑封端分子的锚定过程。对计算得到的传输特性曲线的半峰宽进行分析发现，该系列分子存在着明显的脱耦合作用，这是首次在共轭体系中观察到这种现象，有利于构建稳定可靠的功能化分子器件。最后对不对称封端分子的电导进行了研究，得到了一系列的电导值，进一步论证了噻唑锚定基团可以实现多电导调控。
（来源：J. Phys. Chem. C）
该工作发展了一种新型噻唑锚定基团，Au-π和Au-N相互作用共同参与了噻唑的锚定过程，噻唑环上不同取代位点可以实现可控的量子干涉以及脱耦合作用，对于功能化分子器件的研究具有重要的意义。该研究工作由博士研究生李云鹏完成，李英杰参与了部分合成以及测试工作，厦门大学博士研究生周彧提供了DFT计算的理论支持，作者：Yunpeng Li, Yu Zhou, Yingjie Li, Wenjing Hong, and Hongxiang Li。该研究工作得到了国家自然科学基金、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、上海市科技重大专项、上海科学技术委员会、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心等资金支持。
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