【摘 要】
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随着电子信息技术快速发展,芯片集成度越来越高,电子元件尺寸以符合摩尔定律的速度减小,芯片的生产成本也急剧上升。传统的硅半导体材料的电子器件制造受到极大挑战,既有物理
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随着电子信息技术快速发展,芯片集成度越来越高,电子元件尺寸以符合摩尔定律的速度减小,芯片的生产成本也急剧上升。传统的硅半导体材料的电子器件制造受到极大挑战,既有物理性的限制,又有工艺性的限制。与传统电子器件相比,分子器件具有体积小、电子传输速率快、能耗低、成本低等优点,用有机分子组装成电子元件甚至组装成分子计算机是未来发展的目标。分子导线中醌类分子导线具有良好的电化学活性和电子传输能力,可作为先进的电子传输材料。蒽醌分子容易化学修饰,可以形成单取代的1-蒽醌和2-蒽醌分子线和双取代的1,4-、1,5-、1,8-、2,6-和2,7-蒽醌等丰富构型的分子线,便于系统地研究其电化学活性、单分子电导与分子结构间的关系,为设计新型分子器件提供基础。本文的主要研究内容和结果简要介绍如下:1.合成了 1,4-、1,5-、1,8-、2,6-和2,7-炔基蒽醌分子线。所有物质经1HNMR、13CNMR确认。其中1,4-、1,5-和2,6-炔基蒽醌分子线锚定在金电极表面形成单分子自组装层(SAMs),研究了其在pH=1的HClO4水溶液中的电化学行为。通过构筑金属-分子-金属结,利用STM-BJ法测量了 1,4-、1,5-和2,6-炔基蒽醌分子线在氧化态和还原态的单分子电导,结果显示,还原态的电导值比氧化态的电导值大约70～80倍,具有良好的开关能力。2.合成了 1-、2-、1,4-、1,5-、1,8-、2,6-和2,7-烯基蒽醌分子线。所有物质经1H NMR、13CNMR和X-ray单晶衍射确认。通过自组装的方法将1-烯基蒽醌分子线组装到金电极表面形成单分子自组装层,利用常规电化学技术研究了在离子液体[BMIM]PF6和不同pH值的缓冲溶液中的电化学行为。研究发现,1-烯基蒽醌分子线在电极表面是亚单层吸附;在离子液体中出现两对氧化还原峰,发生两步单电子氧化还原;在pH=1～10.35的缓冲溶液中出现一对可逆的氧化还原峰,发生一步两电子两质子还原;在pH>10.35的缓冲溶液中,发生一步两电子单质子还原。
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