本文關(guān)鍵詞：苯類羧酸分子和低聚有機分子的單分子結(jié)電導(dǎo)研究

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué)掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法 羧酸 低聚有機分子 分子結(jié) 電導(dǎo) 分子長度

【摘要】：由于硅電子器件內(nèi)在的局限性,以單分子為基礎(chǔ)的分子電子學(xué)受到了廣泛關(guān)注。當前,分子電子學(xué)所面對的基本問題就是如何對分子的電子傳輸進行測量和控制。而這個問題的關(guān)鍵又在于對單個分子的電子傳導(dǎo)性進行檢測,一般我們通過構(gòu)建金屬-分子-金屬結(jié)對單分子進行電導(dǎo)的測量。現(xiàn)有研究表明,單分子結(jié)電導(dǎo)受諸多因素影響,如分子自身結(jié)構(gòu)、錨定基團、電極材料、錨定構(gòu)型和環(huán)境等。其中,錨定基團在電子傳輸過程中扮演了重要角色,常用的錨定基團有巰基、吡啶基、氨基、羧基等。羧基作為一種常用并有效的錨定基團,已被大家廣泛研究,但對其錨定機制以及在苯環(huán)上位置和數(shù)量的變化對分子電導(dǎo)影響的報道相對較少。另一方面,由于共軛的低聚有機分子具有比烷基鏈分子更高的導(dǎo)電性,而受到大家的廣泛關(guān)注,但對于隨著分子聚合度或芳香性的增加,分子導(dǎo)電性質(zhì)的變化研究也不多。本文采用基于跳躍接觸的電化學(xué)掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法(ECSTM-BJ),以Cu為電極,對苯類羧酸分子進行測量；同時以Au為電極,利用STM-BJ方法對低聚呋喃分子和以二氫化苯并噻吩為錨定基團(BT)的芳香性分子進行了電導(dǎo)測量。具體如下：1、以Cu為電極,通過采用對數(shù)和線性兩種方法統(tǒng)計了以苯為基礎(chǔ)的羧酸(對苯二甲酸)、羰基(對苯二甲醛、1,4-乙�；�)和羥基(對苯二甲醇)衍生物的電導(dǎo),研究羧基和Cu電極之間可能存在的錨定位點。實驗結(jié)果證明羰基和羧基都可以錨定到Cu電極上。2、以Cu為電極,比較對位苯二甲酸和間位苯二甲酸之間的區(qū)別,并在羧基和苯之間通過插入不同長度的亞甲基單元研究電子輸運的量子干涉現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)在羧基與苯環(huán)直接相連時間位苯二甲酸沒有發(fā)現(xiàn)相消量子干涉效應(yīng)；當苯環(huán)兩端各插入兩個亞甲基后,出現(xiàn)明顯的相消量子干涉效應(yīng)3、以Cu為電極,對3個羧基位于苯環(huán)上不同位置的(1,2,4-苯三甲酸、1,2,3-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸)分子進行電導(dǎo)測量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在苯三甲酸中主要還是以2個羧基進行錨定,并且另外一個羧基的存在導(dǎo)致電導(dǎo)變小。同時我們使用5-硝基間苯二甲酸和5-甲氧基間苯二甲酸進行驗證,發(fā)現(xiàn)側(cè)鏈基團為吸電子基團會導(dǎo)致電導(dǎo)減小,給電子基團使電導(dǎo)增大。4、系統(tǒng)探究了以Au為電極,分子長度不同的低聚呋喃分子的電導(dǎo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著分子長度的增加,總體上電導(dǎo)值相應(yīng)減小,但在F5出現(xiàn)異常,這可能與F5的HOMO-1能級更接近Au的費米能級有關(guān)。同時重復(fù)單元相同時,低聚呋喃分子的電導(dǎo)總是比噻吩的大,這可能與前者的分子長度更短有關(guān)。5、系統(tǒng)研究了以Au為電極,芳香性大小不同的以二氫化苯并噻吩為錨定基團(BT)的分子電導(dǎo)。結(jié)果表明在BT分子中分子芳香性與分子電導(dǎo)之間沒有明顯的相關(guān)性,說明除了分子芳香性外,還存在其他因素如五元雜環(huán)的電負性、分子空間結(jié)構(gòu)等也會對芳香性分子的電導(dǎo)造成影響。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法 羧酸 低聚有機分子 分子結(jié) 電導(dǎo) 分子長度
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O621.21
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 分子電子學(xué)及分子器件10-14
• 1.1.1 分子電子學(xué)簡介10-11
• 1.1.2 分子器件11-14
• 1.2 金屬-分子-金屬結(jié)電導(dǎo)14-22
• 1.2.1 金屬材料15
• 1.2.2 分子本身15-22
• 1.2.3 環(huán)境22
• 1.3 本文論文的研究內(nèi)容和目的22-24
• 第二章 實驗24-33
• 2.1 實驗試劑和材料24-25
• 2.1.1 實驗試劑24-25
• 2.1.2 實驗材料25
• 2.2 單晶電極及電解池25-27
• 2.2.1 Au(111)面的制備及實驗前處理25-26
• 2.2.2 電解池處理26-27
• 2.3 STM針尖制備27-29
• 2.4 實驗儀器及使用方法29-33
• 2.4.1 掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法(STM-BJ)30
• 2.4.2 基于jump-to-contact的電化學(xué)掃描隧道顯微鏡裂結(jié)法30-33
• 第三章 羧酸分子與Cu電極鍵合時的錨定位點研究33-39
• 3.1 以苯為基礎(chǔ)的分子的單分子結(jié)電導(dǎo)34-37
• 3.1.1 對數(shù)統(tǒng)計34-35
• 3.1.2 線性統(tǒng)計35-37
• 3.2 以烷基鏈為基礎(chǔ)的分子的單分子結(jié)電導(dǎo)37-38
• 3.3 羧酸和Cu電極之間的錨定位點38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 以Cu為電極的間對位側(cè)鏈基團的長度對苯類羧酸分子電導(dǎo)的影響研究39-45
• 4.1 以Cu為電極的烷基鏈不斷增長的苯類分子電導(dǎo)的測量40-42
• 4.2 側(cè)鏈長度增長對相消量子干涉的影響42-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 第五章 以Cu為電極的多個錨定基團及側(cè)鏈基團對分子電導(dǎo)的影響研究45-51
• 5.1 鄰、間、對苯二甲酸分子結(jié)電導(dǎo)的測量47-48
• 5.2 三個羧基錨定基團對分子結(jié)電導(dǎo)的影響48-49
• 5.3 側(cè)鏈基團對苯二甲酸分子結(jié)電導(dǎo)的影響49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 第六章 呋喃分子長度與其電導(dǎo)關(guān)系研究51-58
• 6.1 傳統(tǒng)STM-BJ法測量呋喃分子電導(dǎo)52-53
• 6.1.1 分子自組裝52
• 6.1.2 電導(dǎo)測量52-53
• 6.2 呋喃分子的Au-分子-Au分子結(jié)電導(dǎo)53-56
• 6.3 低聚呋喃與低聚噻吩之間的區(qū)別56-57
• 6.4 本章小結(jié)57-58
• 第七章 共軛分子芳香性與其分子電導(dǎo)的關(guān)系研究58-64
• 7.1 以BT為錨定基團的系列分子電導(dǎo)測量60-61
• 7.2 BT分子的理論計算61-62
• 7.3 其他因素對BT分子電導(dǎo)的影響62-63
• 7.3.1 五元環(huán)的電負性對分子電導(dǎo)的影響62
• 7.3.2 Te與Au之間的強相互作用62-63
• 7.4 本章小結(jié)63-64
• 參考文獻64-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文75-76
• 致謝76-78

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本文編號：1046758