偶氮苯

偶氮苯分子作为光致变色分子，在紫外和可见光的照射下，可实现顺式与反式之间的相互转化。利用分子电路在单分子水平研究偶氮苯分子的异构化，不仅能实时观测单个分子对外界刺激的响应，研究其动力学过程，同时也有望实现单分子开关、单分子存储器等应用，实现器件微型化。 最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心SF10组博士生孟利楠在研究员孟胜和北京大学化学与分子工程学院教授郭雪峰的指导下，与加拿大麦吉尔大学郭鸿课题组、物理所张广宇课题组等合作发现石墨烯基单分子器件中光场和电场能有效地调控单个偶氮苯分子的结构和输运性质，揭示了偶氮苯分子异构化的内在物理机制。相关成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。 他们与合作者设计合成了以三联苯为主链、偶氮苯为侧链的分子，并在末端修饰上氨基，通过酰胺键将分子连接在石墨烯电极之间（图1a）。该分子在反式与顺式两种不同的构象下不仅在分子结构上有较大的差异，而且偶极矩在沿主链方向的投影也有很大的不同（图1b）。在单分子器件中，他们研究了偶氮苯分子输运信号对偏压以及光照的响应。分子结构的变化会影响分子的轨道能级，进而通过电导的变化表现出来。 研究发现偶氮苯分子在光场或某一方向的电场下，会发生由反式到顺式的构象变化，即光/电场会诱导偶氮苯分子异构化（图2a，负向偏压）。结合理论计算