碳纳米管电极实现高效光驱动单分子开关

Single molecular switch will play a key role in the future information process due to its merits: fast response, high integration and low cost. However, the previously reported methods have the following disadvantages: irreversible switch and low efficiency (Phy. Rev. Lett., 91, 207402). Employing the nanotube as electrodes can overcome irreversible problem due to its excellent physical and chemical properties. At the same time, mechanically controllable break junction (MCBJ) can adjust the nanogap at Pico-meter accuracy, enhancing the yield of single molecule junction. Combing the merits of nanotube and the feature of MCBJ should definitely promote the progress of molecule electronics. Based on the facts, we will try to explore: 1) Employ mechanically controllable break junction technology to break the nanotube, and generate two opposite nano-electrodes. Then, we can effectively obtain nanotube-molecule-nanotube junctions. 2) Simultaneously adjust the nano gap upon the light radiation to match the length variation, thus promoting optical switch. Our project will build a test platform for the molecule based devices at single molecule level.

单分子光开关具有响应快、集成度高、成本低的特点, 可在未来信息处理领域发挥关键作用。已报道的金属电极单分子开关存在不可逆或者效率低的问题(Phy. Rev. Lett., 91, 207402)。碳纳米管电极有着丰富的物理化学特性, 具有克服分子开关不可逆难题的潜力。同时, 机械可控纳米裂结技术可以在皮米级精度上控制电极间的距离, 能高效率可重复地获得分子结(电极-分子-电极)。结合碳纳米管优良性质与机械可控纳米裂结技术独特优势必将推进单分子器件的发展。基于此, 本项目将探索：1) 利用MCBJ技术将碳纳米管机械拉断以获得纳米电极, 并精密改变电极间的距离, 高成功率获得纳米管-分子-纳米管分子结; 2) 在光刺激过程中, 同步改变电极间距, 以适应分子长度在光照过程中的改变, 从而提高分子光开关的效率。此项目的实施可为碳基单分子器件研究提供一个通用测试平台。

单分子光开关具有诸多优点，可在未来信息处理领域发挥关键作用。已报道的金属电极单分子开关存在不可逆或者效率低的问题。碳纳米管电极有着丰富的物理化学特性, 具有克服分子开关不可逆难题的潜力。同时,机械可控纳米裂结技术可以在皮米级精度上控制电极间的距离, 能高效率可重复地获得分子结(电极-分子-电极)。结合碳纳米管优良性质与机械可控纳米裂结技术独特优势必将推进单分子器件的发展。基于此, 本项目探索了：1)利用MCBJ技术将悬空的碳纳米管机械拉断以获得纳米电极,并精密改变电极间的距离, 高成功率获得纳米管-分子-纳米管分子结; 2)在光激发过程中,同步改变电极间距, 以适应分子长度在光照过程中的改变, 从而提高了分子光开关的效率。此项目的实施可为碳基单分子器件研究提供一个通用测试平台，将促进分子电子学的发展。