近日，av影片 赵永好教授团队在单分子电子学研究方向取得重要进展，团队青年教师苏桂荣以第一作者在《Nature Communications》上发表题为“Determinants of Electron Transport at Asymmetric Metal/Organic/Metal Contacts”的研究成果。
单分子电子器件为超越后摩尔时代器件尺寸缩放极限提供了终极途径。其中，单分子整流（分子二极管）是一项极具吸引力的核心功能。过去50年间，研究重心主要集中于π共轭体系，但由于强耦合引发的反向隧穿漏电，其整流比普遍偏低。为破解这一瓶颈，研究人员提出了双稳态解耦策略——利用分子在脉冲偏压下于“弱耦合物理吸附”与“强耦合化学吸附”之间的可逆转换，成功抑制了反向漏电流，实现了更优异的整流性能。然而，如何为这两类分子整流器建立通用且具预测力的结构-性能关系，一直是该领域的根本性难题。
传统“试错法”面对庞大的分子设计空间已难以为继；而现有的肖特基理论或费米黄金法则等经典模型，在面对复杂的分子-电极杂化界面时（尤其当强共价键与弱非共价作用力共存时），也难以给出精确的定量解释。这一困难源于分子接触几何构型、界面偶极形成以及电子杂化之间错综复杂的相互作用。时至今日，能够跨越不同非对称分子结、统一这些不同传输机制的通用描述符依然显著缺失。
典型分子整流器分类及描述符构建流程示意图
为了攻克这一挑战，研究团队系统评估了涵盖多种金属电极、跨越两类整流体系的144种电极/分子/电极构型库（包含超1000个数据点）。研究发现，界面键偶极与有效隧穿宽度是决定电荷整流特性的两个关键物理参数。以此为基础，研究团队提出了一个全新的统一描述符|DT|。该描述符成功量化了传输非对称性，并在预测准确率上实现了重大突破。I型共价主导界面：DT=w2RΦBD-R-w2LΦBD-L，预测准确率达93%以上；II型杂化界面（含不同针尖位置）：DT=w2cΦBDc-w2pΦBDp，预测准确率高达94%以上。基于该描述符筛选出的最优构型，在0.12 V低电压下展现出高达19.25的整流比，刷新了基于传统D-π-A分子整流器的性能纪录。此外，即使在具有非对称电极材料的体系中，所提出的描述符依然保持着稳健的预测能力，为下一代单分子电子器件的理性设计提供了关键的物理准则。
本研究由av影片 牵头，联合复旦大学、中国科学院长春应用化学研究所等单位共同开展。av影片 青年教师苏桂荣为本文第一作者，av影片 赵永好教授、复旦大学张颖教授与中国科学院长春应用化学研究刘伟研究员为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、中央高校自主科研计划资助，并得到av影片 水工程安全与水环境治理关键材料创新支撑中心、江苏省苛刻环境用先进结构功能一体化金属材料工程研究中心的支持。
论文链接： //doi.org/10.1038/s41467-026-76040-2
审核：陈伟刚