有机磁性分子器件的电磁输运性质研究

分子自旋电子学为未来的新型功能材料与器件的发展开辟了新的途径，它提供了解决传统硅基电子器件面临尺寸不断缩小量子局域效应越来越明显的困难。本项目将结合已经合成的分子固体磁性材料，利用密度泛函理论(DFT)与非平衡态格林函数(NEGF)相结合的方法对有机-无机界面的电子和自旋输运进行研究，探索在有机磁性分子中由于磁性中心自旋态、有机磁性分子结构和组态的不同及有机磁性分子与电极耦合强弱的不同而使自旋输运性质产生差异的机理，对其负微分电阻效应和自旋过滤效应的成因及影响因素进行深入的研究，探索有机分子铁磁体在自旋阀、自旋过滤器、分子开关、分子整流器、分子场效应管和各种传感器器件中的应用。

本项目结合已经合成的分子固体磁性材料，利用密度泛函理论(DFT)与非平衡态格林函数(NEGF)相结合的方法对有机分子磁体Fe(thiazole)2Cl2、[Mn3Ni(hmp)3O(N3)3(C7H5O2)3]•2CHCl3及磁性有机光致变色分子dithienylcyclopentene (ETC)、磁性分子5-bromo-2, 4-dimethoxy-1, 3-phenylenebis(N-tert-butyl nitroxide)和2, 4-dimethoxy-1, 3, 5-benzenetriyltris (N-tert-butyl nitroxide的自旋输运性质进行了研究；同时采用密度泛函理论(DFT)的方法对非磁性元素共掺、剪裁二氧化钛的电子结构进行了研究。本项目取得了一些重要成果：在对有机分子自旋输运性质研究的过程中发现了有机自旋阀分子器件中的自旋过滤效应、负磁阻效应和负微分电阻效应，并且在理论上首次发现了有机单分子磁性体中台阶电流的现象，并进一步提出了阶梯状电流产生的新机理。共计发表国际期刊 SCI 收录论文 5 篇。重要论文有: 2 篇Appl. Phys. Lett.和 1 篇 J. Chem. Phys.。其中关于单分子磁体[Mn3Ni(hmp)3O(N3)3(C7H5O2)3]•2CHCl3自旋输运性质的研究（App. Phys. Lett. 96 (2010) 082115）自2010年2月份以来已经被他引13次。审稿人评价我的这一研究工作是非常有意义的。发表于Journal of the American Chemical Society、 Physical Review B以及Physical Chemistry Chemical Physics上的论文分别引用了我的研究工作，并且基于我的研究成果来设计模型，展开了对分子器件量子效应的进一步研究。发表于Journal of Magnetism and Magnetic Materials上的一篇论文评价我的研究工作是当前科学研究的前沿领域。另外，关于Fe(thiazole)2Cl2自旋输运性质的研究（J. Chem. Phys. 131 (2009) 204702）已3次被BioMedLib评为自旋电子学研究领域发表的十大最佳论文（Top 10）。