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全球首例单分子电子开关器件在我国问世
更新时间:2021-09-14

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  北京大学郭雪峰课题组与中外科学家协同攻关,利用二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极,实现了可逆单分子光电子开关器件的构建,并申请了发明专利。成果近日发表于《科学》。

  利用单个分子构建电子器件有望突破目前半导体器件微小化发展中的瓶颈,其中实现可控的单分子电子开关功能是验证分子能否作为核心组件应用到电子器件中的关键步骤。

  但过去20年,分子开关仅有的几个单分子光开关器件研究工作都只能实现单向的开关功能,如何获得真正意义上的分子电子开关存在着巨大的挑战。

  以郭雪峰为代表的科研人员通过理论模拟预测和分子工程设计,在二芳烯功能中心和石墨烯电极之间进一步引入关键性的亚甲基基团,研究结果一致表明,新体系实现了分子和电极间优化的界面耦合作用,突破性地构建了一类全可逆的光诱导和电场诱导的双模式单分子光电子器件。石墨烯电极和二芳烯分子稳定的碳骨架以及牢固的分子/电极间共价键链接方式使这些单分子开关器件具有空前的开关精度、稳定性和可重现性,在未来高度集成的信息处理器、分子计算机和精准分子诊断技术等方面具有巨大的应用前景。

  这项研究使世界首例真实稳定可控的单分子电子开关器件在中国诞生。此外,郭雪峰等人的研究证明,功能分子的确可作为核心组件构建电子回路,这是将功能分子应用到实用电子器件迈出的重要一步。

  北京大学郭雪峰课题组与中外科学家协同攻关,利用二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极,实现了可逆单分子光电子开关器件的构建,并申请了发明专利。成果近日发表于《科学》。

  利用单个分子构建电子器件有望突破目前半导体器件微小化发展中的瓶颈,其中实现可控的单分子电子开关功能是验证分子能否作为核心组件应用到电子器件中的关键步骤。

  但过去20年,分子开关仅有的几个单分子光开关器件研究工作都只能实现单向的开关功能,如何获得真正意义上的分子电子开关存在着巨大的挑战。

  以郭雪峰为代表的科研人员通过理论模拟预测和分子工程设计,在二芳烯功能中心和石墨烯电极之间进一步引入关键性的亚甲基基团,研究结果一致表明,新体系实现了分子和电极间优化的界面耦合作用,突破性地构建了一类全可逆的光诱导和电场诱导的双模式单分子光电子器件。石墨烯电极和二芳烯分子稳定的碳骨架以及牢固的分子/电极间共价键链接方式使这些单分子开关器件具有空前的开关精度、稳定性和可重现性,在未来高度集成的信息处理器、分子计算机和精准分子诊断技术等方面具有巨大的应用前景。

  这项研究使世界首例真实稳定可控的单分子电子开关器件在中国诞生。此外,郭雪峰等人的研究证明,功能分子的确可作为核心组件构建电子回路,这是将功能分子应用到实用电子器件迈出的重要一步。