洪文晶课题组构建了亚纳米尺度超分子整流器

中国科学：化学中国科学化学 2022-10-22

厦门大学洪文晶教授和南方科技大学夏海平教授合作，基于非对称超分子器件的量子干涉效应，成功构建了亚纳米尺度的超分子整流器。

随着电子信息技术的发展，人们期待制造尽可能小的电路。为实现这一目标，分子电子学应运而生，其目标是利用分子构造电路，实现与硅基电子器件相对应的功能，从而获得高度小型化的电学器件。其中，分子整流器作为一类重要的功能化单元得到了极大的关注。分子器件目前已经被证明能够在纳米尺度实现稳定的整流性能，但随着分子尺寸的进一步减小，隧穿漏电流会显著增大，将严重阻碍器件进一步小型化至亚纳米尺度。单分子尺度的相消量子干涉效应是一种不依赖于长度的量子机制，能够有效抑制漏电流，这为实现亚纳米尺度分子整流器提供了可能。

近日，厦门大学化学化工学院洪文晶教授与南方科技大学夏海平教授合作，采用具有相消量子干涉效应的对称分子与电极表面的水进行非对称超分子组装，成功构建了亚纳米尺度的超分子整流器。其中分子结的尺寸仅为0.76 nm，且量子干涉效应的引入抑制了亚纳米尺度下原本显著的隧穿漏电流，使得整流效应成为可能。同时，该工作通过超分子组装引入整流所需的不对称元素，为构建非对称分子骨架提供了一种更为简单的策略，也为新型亚纳米尺度分子器件的设计提供了新的思路（见下图）。

厦门大学硕士生黄龙凤、博士生周彧为论文共同第一作者，南方科技大学夏海平教授、唐淳博士以及厦门大学洪文晶教授为共同通讯作者。该研究结果以“Sub-nanometer supramolecular rectifier based on the symmetric building block with destructive σ-interference”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。详见：Huang L-F, Zhou Y, Chen Y-R, Ye J-Y, Liu J-Y, Xiao Z-Y, Tang C, Xia H-P, Hong W-J. Sci. China Chem., 2021, 64, 1426-1433.

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通讯作者简介

洪文晶，厦门大学教授，国家优秀青年科学基金获得者，福建省“闽江学者”特聘教授，厦门大学化学化工学院副院长，主要从事单分子器件、单分子尺度催化和组装，以及精密科学仪器、先进控制系统和人工智能研究，作为通讯作者在Nat. Mater.、Sci. Adv.、Chem、Matter、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表学术论文70余篇。先后获得中国化学会青年化学奖、霍英东教育基金青年教师奖二等奖与第十五届福建青年科技奖等。（课题组主页: Pilab.xmu.edu.cn）