空间共轭六芳基苯多通道单分子导线的制备及性能调控

Single-molecule wires are important units to connect molecular devices or molecular devices and external ones. It is of great significance to intensive study the performance of single-molecular wires from the perspective of molecular design to understand the mechanism of electron transport and development of molecular devices. However, the conductance and tunability of the traditional studied through-bond conjugated molecule wires need to be improved and the corresponding electron transport mechanism also needs to be further explorated. Based on the previous work, this proposal intends to design and synthesize a series of multi-channel single-molecule wires featuring through-bond channel and through-space channel by using hexaarylbenzene unit. The effects of anchor groups, main chain structures, aromatic groups, rectification effect and quantum interference on the performance of single-molecule wires will be systematically investigated. The structure-property relationship and electron transport mechanism will be in-deep discussed and multichannel single-molecule wires with high conduction ability and tenability will be fabricated.

分子导线是实现分子器件之间或者分子器件与外部连接的关键单元，从分子设计角度深入研究分子导线的性能对了解分子内的电荷输运机制以及分子器件的发展具有重大意义。通常研究的有机单分子导线主要通过价健共轭通道来导电，导电性能和可控性有待提高，而且相关导电机制也需要进一步探索。本申请拟在前期工作基础上，利用六芳基苯基元，设计合成一系列具有价健共轭通道和空间共轭通道的多通道单分子导线，系统研究不同锚定基团、不同主链结构、芳香杂环的引入、“整流效应”及“量子干涉效应”对分子导电性能的影响，研究构效关系，探讨导电机制，以期实现导电性能优异、可控的有机单分子导线的制备，为分子器件的发展提供新思路。

分子导线是实现分子器件之间或者分子器件与外部连接的关键单元，从分子设计角度深入研究分子导线的性能对了解分子内的电荷输运机制以及分子器件的发展具有重大意义。通常研究的有机单分子导线主要通过价健共轭通道来导电，导电性能和可控性有待提高，而且相关导电机制也需要进一步探索。.本项目执行期间，一直立足空间共轭这一科学前沿开展工作，主要取得一下几方面研究成果：首先，通过引入强给电子芳香杂环等方式，建立里一系列新型六芳基苯分子导线的制备方法，发展了调控空间共轭程度的路线，并通过隧道扫描显微裂结技术研究了系列分子的电导，成功将分子电导提高了239倍之多，进一步验证了多通道分子电导的概念。其次，开辟了基于萘的空间共轭新体系，通过引入锚定基团构建了分子-金电极-分子的单分子器件结构，并研究了系列分子在分子电子学领域的应用。最后，通过将噻吩衍生物引入到萘空间共轭体系中，制备了多种具有空间共轭作用的可聚合前驱体，阐明了空间共轭作用对提高聚合物氧化还原活性及稳定性的作用。.总之，本项目围绕空间共轭及单分子电导做出了系列研究成果，为分子器件的发展提供了新思路。