氧化-还原分子电子输运的STM裂结技术和电化学超快循环伏安法研究

氧化-还原分子的氧化态和还原态通常具有不同的电导值，电化学环境中，氧化-还原型分子的氧化和还原状态可以方便灵活地控制，因而对氧化-还原分子电导的调控具有独特的优越性；另一方面，电化学反应的本质是发生在界面上的电荷传递，对于组装在电极表面的氧化-还原分子，其反应的发生依赖于电极与氧化-还原中心间的电荷传递，它与通过分子的电导存在内在联系。本项目拟建立电化学STM裂结技术测量平台和超快循环伏安测量系统，设计具有明确氧化-还原中心且长度合适的分子，运用STM裂结技术研究金属-分子-金属单分子结的电导及其电化学调控，运用电化学超快循环伏安法研究分子组装层的电化学传荷速率；结合理论计算，寻找二者的特征共性及内在联系，加深氧化-还原分子结的电子输运机理理解，为进一步促进分子电子学的发展提供实验依据。

我们已完成了本项目的目标。我们搭建了超快循环伏安系统用于研究氧化-还原分子的电化学电子转移速率，同时建立了扫描隧道显微镜裂结法测量单分子结电导系统。测量了二茂铁衍生物分子、含锇金属配合物分子和哌嗪苯环类衍生物三类氧化-还原分子的单分子结电导及其电导的电化学调控，从而实现单分子场效应晶体管分子器件功能；并与超快循环伏安的电化学电荷传递速率进行关联。通过理论分析表明，电子传递速度快的体系具有高的单分子电导值。我们也研究了含Ru的氧化-还原分子单分子结电导的电化学调控；同时对基于二茂铁的一系列氧化-还原分子进一步研究表明，含氧化-还原活性中心的分子对分子线的电子输运有增强作用。另外，我们也研究了不同金属电极对单分子结电子输运的影响。以上结果加深了对氧化-还原分子结电子输运以及单分子结电子输运影响因素的理解。. 以上成果已经在J. Am. Chem. Soc.、J. Phys. Chem. C、Electrochem. Commun.、Nanotechnology、Phys. Chem. Chem. Phys.、Electrochim. Acta和Int. J. Electrochem. Sci.等期刊上发表论文8篇；另外，撰写英国皇家学会专著一个章节。