创造出单分子纳米线，能导电，还具有长达10纳米

单分子导体，大阪大学的一个研究小组生产了单分子纳米线，其绝缘层高达 10 纳米。在测量这些纳米线的电气特性时，研究人员发现，与扭曲构象相比，迫使带状链变平可显着提高导电性。这一发现可能为新一代廉价高科技设备提供可能，包括智能手机屏幕和光伏电池。碳基聚合物是由重复单元组成的长分子链，从鞋底的橡胶到构成人体的蛋白质随处可见。

过去认为这些分子不能导电。但随着导电聚合物的发现，这一切都改变了。这些是碳基分子的一小部分，由于它们交替的单键和双键，也称为共轭键，它们可以像细线一样工作。由于碳基导体比传统电子产品更容易制造和定制成本更低，因此它们已迅速应用于 OLED 电视、iPhone 屏幕和太阳能电池板，同时显着降低成本。现在，大阪大学的研究人员已经合成了具有多达 24 个重复单元的各种长度的低噻吩链。

这表示单根纳米线的长度可达10纳米。为了准确测量单个分子的固有电导率，需要对导线进行绝缘处理，以避免导线之间产生电流。根据量子力学规则，分子中的电子更像是漫射波，而不是局域粒子。低噻吩中的重叠键允许电子完全分散在聚合物主链上，因此它们可以很容易地横向穿过分子，从而产生电流。这种电荷转移有两种完全不同的方式。该研究的第一作者 Yutaka Ie 博士解释说：在短距离内，电子依靠类似于波的特性直接“隧道”穿过势垒。

但是在远距离，他们会从一个地方跳到另一个地方，到达目的地。大阪大学的研究团队发现，将低噻吩链从扭曲变为扁平会导致低噻吩共轭主链的重叠更大，进而意味着更高的整体电导率。结果表明，与扭曲构象相比，扁平链以较短的链长从隧穿传导到跳跃传导。研究人员认为，这项研究工作可以打开一个全新的设备世界。该研究表明，绝缘纳米线可能用于一种新型的“单分子电子学”领域，其研究成果成功发表在《物理化学快报》上。

锦园｜研究/来自：大阪大学

参考期刊《物理化学快报》

DOI：10.1021/

锦园｜科学、技术、科学研究, 科普

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0831/1209.html