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电子在扭曲的分子线上跳到它

大阪大学的研究人员合成了只有一分子厚的双绞分子线,与以前的设备相比,这种双分子线可以以较小的电阻导电。这项工作可能导致碳基电子设备需要更少的有毒材料或苛刻的处理方法。

有机导体是一种可以激发电能的碳基材料,是一项令人兴奋的新技术。与传统的硅电子产品相比,有机导体可以更容易地合成,甚至可以制成分子线。但是,这些结构的电导率降低,这阻止了它们在消费类设备中使用。现在,来自大阪大学科学技术产业研究所和工程科学研究生院的研究人员团队开发了一种由低聚噻吩分子制成的新型分子线,该分子具有周期性的扭曲,可以以较小的电阻传递电流。

分子线由具有交替的单键和双键的几纳米级长分子组成。轨道是电子可以在原子或分子周围占据的状态,可以在空间中定位或扩展。在这种情况下,单个原子的pi轨道重叠形成电子可以在其间跳跃的大“岛”。由于电子可以在能量接近的能级之间最有效地跳跃,因此聚合物链的波动会产生能量垒。第一作者Yutaka Ie说:“如果可以通过抑制这种波动来改善电荷迁移率,那么可以改善电荷迁移率,从而改善分子线的整体导电性。”

π轨道的重叠对分子的旋转非常敏感。在同一平面上排列的分子的相邻片段形成一个大的跳跃位点。通过有意地在链上增加扭曲,该分子被分解成纳米级的位,但是由于它们的能量接近,因此电子可以在它们之间轻松跳动。这是通过在每延伸6或8个低聚噻吩单元之后插入一个3,3'-二己基-2,2'-联噻吩单元来实现的。

研究小组发现,总的来说,创建更靠近能量的较小的岛可以使电导率最大化。他们还测量了温度如何影响电导率,并表明温度确实是基于电子跳跃。高级作者多田芳一(Yoshikazu Tada)说:“我们的工作适用于单分子线以及一般的有机电子产品。” 这项研究可能会导致电导率的改善,从而使纳米线可以集成到各种电子设备中,例如平板电脑或计算机。

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