单分子体系的非弹性电子隧穿谱的理论研究

单分子体系的非弹性电子隧穿谱(IETS)的研究不仅可以确定分子成份和构型、分子-表面之间的界面构型等关键信息，还可以利用非弹性电子激发实现单分子异构化、改变手性、化学键断裂，是国内外前沿基础性的研究热点之一。本申请项目将对单分子表面吸附体系和单分子结IETS开展深入而系统的理论研究，研究内容包括单分子体系IETS计算方法和程序的发展，单分子表面吸附体系IETS的理论表征和单分子结IETS的理论研究。通过本项目的研究，建立一些新的IETS计算方法和程序，揭示影响单分子体系IETS特性(峰位、强度、线型、空间分布)的各种微观图像，解释相关实验结果，预测一些新的吸附性质和反应机理，设计具有特定功能的模型器件，更好地理解和调控单分子体系的电子结构、磁性和输运特性，为相关实验和应用研究提供一些有用的理论依据和指导。

本项目按研究计划推进研究工作，并顺利完成预期目标。主要研究要点集中在：单分子表面吸附特性，单分子电子结构和输运特性,单分子的结构和性能关系, 单分子模型自旋电子器件设计，以及单分子的非弹性电子隧穿谱等。主要研究成果包括：(1). 发展和应用非弹性隧道谱模拟方法，并识别四个碱基[获ChinaNano2013最佳POSTER奖]；(2). 利用石墨烯覆盖的Ru(0001)表面CoPc分子轨道选择性设计单分子整理器[Appl. Phys. Lett. 2013]; (3). 利用掺氮石墨烯纳米条带作为电极，在FePc分子结中实现自旋过滤和负微分电阻功能[J. Chem. Phys. 2012]；(4). 基于计算振动谱及吸收光谱模拟来揭示内嵌富勒烯TiY2N@C80结构和性能之间的关系[Inorg. Chem. 2012]；(5). 基于FeN4单分子磁体和Mn@Au6磁性金属团簇，设计出具有自旋过滤效应的模型分子器件[Nanotechnology 2012; Chem. Phys. Lett. 2013]等。项目在执行期间，在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., J. Chem. Phys., J. Phys. Chem. C, Inorg. Chem., Chem. Phys. Lett., J. Appl. Phys.等国内外学术期刊发表致谢SCI论文16篇。项目成员参加国内外学术研讨会13人次。培养博士2名，硕士1名，本科毕业论文设计12人，在读博士研究生9人。