[00148195]导电金属配合物分子的设计、合成与结构的研究

随着近年来信息科学及相关技术的飞速发展,对计算机微处理系统也提出超微型化、超高速、超大容量及超低耗能的要求。1980年代,科学家提出电子元件“由小到大”的设计思路,即通过分子导线、分子开关或存储单元的组合而具有记忆和数据存储功能。有关“分子电子元件”的研究,成为交叉于化学科学、物理科学、材料科学乃至生命科学的国际前沿课题和热点领域。 分子电子器件的内容包括分子导线,分子开关,分子整流器,分子晶体管等具体元件。本项目即以设计及合成可作为分子导线和分子开关的化合物为切入点,通过分子设计,合成出具有开关、导线效应的体系,并开发其组装成为具有特定功能的器件的应用可能。然而,从分子设计角度,以化学手段合成具有特定功能的配合物型分子电子器件,研究还比较缺乏。本项目致力于金属配合物型分子导线和开关的化合物的设计、合成及导电功能测试,着重含氮杂环共轭有机分子及其衍生物为配体,与过渡金属形成具有电子传输能力的金属配合物。通过研究其结构与性能的关系,对丰富完善金属-金属键作用及配合物分子内电子传递理论,推动学科发展,具有重要意义。 本项目设计、合成得到了上百个结构确定并具有一定导电、开关功能的新的过渡金属配合物,表征评价了其结构及光、电、磁、电子功能性质。特别是多吡啶胺系列化合物的设计及合成,得到一系列具有导电、开关功能的金属配位化合物;合成出目前世界上最细的分子导线;研究表征了结构、导电功能之间的关系。 在以下几个方面得出了非常有意义的结果。 （1）在一定程度上实现了具有特定导电功能的分子的设计与合成。 具有特定功能的分子的设计与合成目前尚是一个科学难题。影响分子中电子转移的因素很多,尚不完全清楚。本项目从设计有机配体开始,通过选择适当的金属离子,引入适当的取代基修饰配体等手段调控金属断片与配体的HUMO/ LUMO能级,对影响分子中电子转移的因素进行了探索和调控,在一定程度上实现了具有理想导电功能的分子的设计与合成。这一技术具有国际先进水平。 （2）单分子导电性的直接测量是一个世界性的技术难题。目前普通的测试方法,如电化学性质,光、磁性质等用于间接表征单分子导电性。直接测量目前在国内未见报道。我们使用STM 等先进技术设备,结合单分子膜的手段来解决这一难题,国际上还不多见。这一方法处于国际领先地位。 （3）本项目设计合成出由单原子链组成的导电分子,这是目前世界上最细的分子导线,这一结果在导电配合物分子研究领域具有国际领先水平。从理论上研究表征了分子结构、导电功能之间的关系,得到了宝贵的信息。这方面的研究文献上很少见,成果处于国际领先地位。 本项目属于应用基础研究,主要成果形式为研究论文。本项目在高水平杂志上发表相关的学术论文60篇。其中SCI收录50篇。其中25篇论文发表在SCI影响因子大于2.0的国际高水平杂志。 这些论文中,申请人王文珍的SCI收录论文被引用的次数累计达到556次;其中他人引用490次。这些研究论文代表了分子电子器件开发领域的高水平成果,有的至今保持世界领先对提高这一领域的研究水平做出了重要贡献。