新型甲基酮桥连的给体-共轭-受体类分子电子开关的研究

场致分子电子开关是未来分子传感、纳米计算机和超薄软体显示等所需的重要功能元件，具有广阔的应用前景。目前的分子电子开关多属氧化还原型，其工作原理决定此类开关有响应慢、增益小、化学稳定性差等缺点。本项目拟研究一种新的非氧化还原型分子电子开关，分子结构设计为甲基酮桥连的给体-共轭-受体极化分子，通过电场极化，驱动甲基酮和烯醇异构间的可逆互变，实现分子开关的通断。项目的前期工作表明此类分子有明显的电子开关特性，项目拟对该类分子深入研究，找出分子内在结构和性能的关系、电场极化分子结构和性质的可逆变化机制；探讨分子的外在环境（介质类型、极性、酸碱度等）对开关性能的影响，寻找增进开关性能的最佳途径；进而综合分子内在结构和外在环境对开关性能的影响，优化分子开关设计，对此类分子开关的应用前景给予评价。本研究有望为分子信息产业开发出新型分子电子开关，对促进纳米科技的应用和发展有重要的意义。

分子开关材料是未来分子传感、纳米计算机和超薄软体显示等所需的重要功能元件，具有广阔的应用前景。然而，现在已有的开关材料大多是酸碱刺激响应的材料无法应用于器件中。但是这类材料的优越性质，又是其它的开关材料不可取代的。因此，开发替代化学酸/碱的刺激手段，是实现酸碱响应材料实际应用的重要方法之一。电作为人类最常用的能源，是一种最便捷、可控的刺激方式。因此用电取代化学酸/碱作为刺激手段是一个最佳选择。在本基金资助下，首次提出了“电致酸/碱”(“electro-acid/base”)理论，并首次成功实现了用电取代化学酸/碱刺激，把酸碱响应材料应用于电致变色器件中。“电致酸/碱”理论是利用分子在不同氧化还原状态下的电荷密度不同，实现质子在分子间的可逆转移，从而实现在封闭体系（溶液，薄膜或者固体）中可逆的施加酸或者碱的目的。“电致酸/碱”不仅可以取代传统的化学酸/碱应用于刺激响应材料中，而且可以应用于有机合成，传感检测以及其它领域。