多环（杂）芳烃桥联双金属化合物的合成及其性能研究

Molecular wires are the important contents of molecular electronics and the base of molecular electronic devices. The electron transport of most of molecular wires is shown to decrease exponentially with length. Recently, theoretical studies showed that acenes are the most attractive candidates for low-resistance molecular-scale wires, and their electrical conductance isn't shown to decrease exponentially with length. In contrast, the conductance of the acenes is found to oscillate with number of benzene rings. The major objectives of this proposed research are: (a) to synthesize and characterize acene- and heteroacene -bridged bimetallic complexes, (b) to investigate their electron transport properties, and (c) to reveal how molecular length affect the electron transport. Upon the completion of the proposed research, we hope to find some candidates for low-resistance molecular-scale wires.

分子导线是分子元件与外部联系的桥梁，是实现分子电子器件的关键元件。但大多数分子导线的电子传输能力随着分子长度的增加，呈指数衰减。最近的理论计算发现并多苯类化合物是一类低电阻的分子导线，且其电导(electrical conductance)并不随着分子长度的增加而呈指数衰减，而是随苯环的奇偶数发生波动（oscillation）。为了探寻具有优良电子传输能力的候选分子导线，本申请拟将具有多环（杂）芳烃结构单元（如并多苯、并多苯噻吩和并多噻吩）引入金属有机分子导线的桥链中，设计合成多环（杂）芳烃桥联的共轭双金属化合物，利用电化学、近红外光谱及理论计算等方法研究：（1）多环（杂）芳烃桥链的电子传输能力; (2) 多环（杂）芳烃桥链长度对其电子传输能力的影响; (3)不同类型多环（杂）芳烃桥链的电子传输能力差异。最终筛选出具有优良电子传输能力，且其电子传输能力随分子长度的增加衰减较缓慢的分子导线。

分子导线是分子元件与外部联系的桥梁，是实现分子电子器件的关键元件。但大多数分子导线的电子传输能力随着分子长度的增加，呈指数衰减，最近理论计算发现并多苯类化合物是一类低电阻的分子导线，且其电导(electrical conductance)并不随着分子长度的增加而呈指数衰减，为了探寻具有优良电子传输能力的候选分子导线，本项目将具有多环（杂）芳烃结构单元（如并多苯、并多苯噻吩和并多噻吩等）引入有机或金属有机分子导线的桥链中，设计合成了不同类型的多环（杂）芳烃桥联的共轭双金属化合物或芳胺类化合物，利用电化学、近红外光谱及理论计算等方法，较系统地研究了不同结构、不同长度的多环（杂）芳烃桥链电子传输能力，取得了如下进展：（1）通过对不同结构多环（杂）芳烃桥联的共轭双金属化合物性质研究，发现芳环结构上的异构化、共平面性、共轭程度以及杂原子效应对桥链的电子传输能力产生很大的影响，直线型、好的共平面性、含给电性强的杂原子均会使得双金属间的电子传输能力增强；（2）通过对不同长度多环（杂）芳烃桥联的共轭双金属化合物或芳胺类化合物的性质研究，发现随着多环（杂）芳烃桥链的不断延长，其电子传输能力发生减弱，但与芳环以单键形式相连的桥链相比，以并环延长的方式可以有效地减缓其电子传输能力衰减的程度;(3)通过系统地比较稠合程度相同的五元并环桥联的二芳胺类化合物，发现在以苯环、吡咯环以及噻吩环相互稠杂的五元并环当中，其电子传输能力由强到弱依次为：吲哚并咔唑环 > 并五苯 > 蒽并二噻吩 > 四噻吩并吡咯环，也即是以苯环与吡咯环稠杂的五元环桥联配体的电子传输能力较为优越。