基于裂結(jié)技術(shù)的單分子化學(xué)反應(yīng)研究進展綜述

遲力峰

蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院，江蘇 蘇州 215123

隨著單分子尺度電學(xué)表征技術(shù)的快速發(fā)展，單分子電子學(xué)的研究已經(jīng)不再局限于分子電子器件的研究范疇，也成為了單分子尺度化學(xué)研究的重要工具。借助單分子尺度電學(xué)表征方法，研究人員可以將待測分子體系兩端修飾諸如硫醇或者吡啶等錨定基團，通過這些基團與金屬電極的相互作用構(gòu)筑金屬/分子/金屬結(jié)(分子結(jié))，以此實現(xiàn)對單個分子的電學(xué)性質(zhì)測量。近年來，研究人員將單分子電輸運性質(zhì)的實驗測量與理論計算相結(jié)合，從微觀層面理解單個分子的結(jié)構(gòu)與電輸運性質(zhì)之間的關(guān)系，取得了一系列重要的研究成果，如單分子開關(guān)1,2、單分子二極管3的發(fā)現(xiàn)等。隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，科學(xué)家們嘗試將單分子測量技術(shù)與其他表征技術(shù)進行聯(lián)用，例如與電化學(xué)技術(shù)4、表面增強拉曼光譜技術(shù)聯(lián)用5等，從而實現(xiàn)電化學(xué)門電壓調(diào)控、單分子電學(xué)-譜學(xué)信號同步采集等目標(biāo)。同時，單分子尺度表征技術(shù)的精準(zhǔn)位移控制和高靈敏電流測量為研究相互作用體系和化學(xué)反應(yīng)提供了重要的研究手段。例如光致變色分子化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)研究6、金屬電極上的電場催化研究7、石墨烯電極上主客體之間相互作用的動態(tài)平衡研究8,9等。

近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院洪文晶教授應(yīng)邀撰寫的綜述論文發(fā)表于物理化學(xué)學(xué)報(doi：10.3866/PKU.WHXB201811027)10，論文總結(jié)了國內(nèi)外研究人員采用裂結(jié)技術(shù)在單分子尺度化學(xué)反應(yīng)研究上取得的一系列重要成果。綜述以單分子裂結(jié)技術(shù)為出發(fā)點展開，闡述了機械可控裂結(jié)技術(shù)(MCBJ)和掃描隧穿裂結(jié)技術(shù)(STM-BJ)的工作原理，并對其在單分子尺度化學(xué)反應(yīng)的原位監(jiān)測、外場調(diào)控、反應(yīng)動力學(xué)等方面的研究進展進行了綜述，著重介紹電場對化學(xué)反應(yīng)的催化效應(yīng)及電化學(xué)調(diào)控對反應(yīng)的影響等相關(guān)研究工作。

該綜述較為全面地概括了單分子裂結(jié)技術(shù)應(yīng)用于研究單分子尺度化學(xué)反應(yīng)這一前沿交叉學(xué)科的最新動態(tài)，對相關(guān)領(lǐng)域研究人員具有較高的參考價值。