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中科大成功实施三聚氰胺分子转成双功能单分子器件手术

从15日召开的中科大科技成果发布会上获悉，中科大成功实施三聚氰胺单分子手术，把比头发丝的六万分之一还细的小分子转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一做法为国际首创。

由中科大教授杨金龙等人领衔的中科大合肥微尺度物质科学整体有所平淡国家实验室单分子物理化学研究团队，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙投资年产1.25亿支18650型高容量锂离子动力电池项目地对三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子进行了单分子手术，将其从普通化工原料转变混流泵为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件，为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。

杨金龙教授说：“让三聚氰胺这样的普通化工原料，转变为具有二极管、机械开关效应的双功能单分子器件，目前国际上还没有研究小组成功完成过类似试验，中科大的做法不仅在国内，而且在国际上也是首例。”这一成果已发表在近期出版的美国《美国国家科学院院刊》上。

据介绍，随着电子器件不断小型化，科学家期望利用单个分子构建电子元件。近年来，国内外不少研究组在实验上成功地利用已有分子的固有性质实现直管了单分子器件功能，但在构建单分子器件中仍然面临着两个重要课题。一方面，考虑到寻找具有理想电子学功能的分子十分困难，通过分子手术的方法对已有分子进行改造显难免会出现各种各样的异常得十分必要。另一方面，对分子器件进行功能集成是我们进入分子电子学时代的一个关键，如果能够在单个分子上实现多功能集成，将大大提高器件集成度，从而构造更小、更快、能耗更少的电子设备。

中科大合肥微尺度物质科学国将显示力值调到实际值的5‰以内家实验室单分子物理化学研究团队通过3年不懈努力，发现三聚氰胺分子可以通过人工单分子操控被改造为具有显著二极管效应和开关效应的双重功能分子。在室温下，三聚氰胺分子吸附到铜表面时会发国内旅游生化学反应脱去两个氢原子，从而与表面铜原子形成化学键，得到与表面垂直的吸附构型，分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描隧道显微镜对其进行单分子手术将分子支链的一个氢原子“移植”到分子中间的环上，实现了三聚氰胺分子的异构化，造成分子轨道相对于费米面的不对称性，使得输运特性显示出明显的二极管效应。通过非弹性隧穿电子的多电子激发过程进一步诱导其顶端N-H 键的可逆转动，得到电导不同的双稳态结构，实现了单分子机械开关效应。

《美国国家科学院院刊》审稿人认为，中科大团队该成果“结果可靠，创新性强，代表了这个领域的发展水平”。该成果系中科大团队利用分子手术实现对单分子磁性控制后，再次成功地通过分子手术技术取得重要研究成果，获得了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金、科学院知识创新工程方向性项目的资助。<工业燃气/p>

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