納米器件的研究是納米科學(xué)的核心之一，由于其在納米電子學(xué)、納米生物學(xué)以及光電器件中的潛在應(yīng)用，近年來受到全世界的廣泛關(guān)注并得以迅速發(fā)展。納米器件的構(gòu)筑方法主要有兩種，以掃描探針顯微鏡 (SPM)系統(tǒng)構(gòu)筑“模型器件”和以納米間隙電極對構(gòu)筑“實際器件”。運用納米間隙電極對構(gòu)筑器件的時候，要求納米材料具有較好的剛性(如納米碳管)，能夠?qū)⒓{米間隙電極對連接起來，而不是在兩電極間團(tuán)聚成一個線團(tuán)的結(jié)構(gòu)。
自上世紀(jì)90年代以來，共軛聚合物以其優(yōu)異的光電性能在有機(jī)光電子領(lǐng)域受到廣泛的重視。然而，共軛聚合物在納米器件中的研究則鮮有報道，主要有兩個原因：一是大多數(shù)共軛聚合物的分子缺乏足夠的剛性，很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致其難以“站立”在基板上以SPM構(gòu)筑 “模型器件”，或以納米間隙電極對構(gòu)筑實際的器件；二是大多數(shù)共軛聚合物分子缺乏特異的功能性端基，導(dǎo)致聚合物分子缺乏與基板或電極結(jié)合的能力，使分子與電極的結(jié)合不穩(wěn)。然而，對共軛聚合物納米器件的研究，不僅可以將共軛聚合物拓展到納米電子學(xué)領(lǐng)域，同時也為我們在納米尺度/分子尺度上研究共軛聚合物，提供一個有益的手段。
在中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委和科技部的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點實驗室胡文平研究員、劉云圻研究員、朱道本院士與日本電話電訊株式會社合作，合成了一種既具有一定剛性，又帶有自組裝端基的聚苯乙炔類分子。他們采用電化學(xué)沉積技術(shù)制備了納米間隙的金電極對，結(jié)合電場誘俘和稀溶液自組裝技術(shù)，成功地制備了共軛聚合物的納米器件。其研究結(jié)果表明，這種聚合物納米器件具有良好的光電響應(yīng)行為，其對光的響應(yīng)速度達(dá)400Hz，比其薄膜器件的響應(yīng)速度快得多(通常在數(shù)秒到幾十秒)，是一個納米尺度的理想光開關(guān)。同時，該納米器件表現(xiàn)出理想的p-型場效應(yīng)晶體管的性能(p-型場效應(yīng)晶體管廣泛應(yīng)用于集成電路，CMOS器件等)，在低溫下觀察到類似單電子的響應(yīng)行為。這一研究結(jié)果為共軛聚合物在納米電子器件中的應(yīng)用開拓了新的思路。
有關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在近期《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2005，127, 2804-2805 )上。
自上世紀(jì)90年代以來，共軛聚合物以其優(yōu)異的光電性能在有機(jī)光電子領(lǐng)域受到廣泛的重視。然而，共軛聚合物在納米器件中的研究則鮮有報道，主要有兩個原因：一是大多數(shù)共軛聚合物的分子缺乏足夠的剛性，很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致其難以“站立”在基板上以SPM構(gòu)筑 “模型器件”，或以納米間隙電極對構(gòu)筑實際的器件；二是大多數(shù)共軛聚合物分子缺乏特異的功能性端基，導(dǎo)致聚合物分子缺乏與基板或電極結(jié)合的能力，使分子與電極的結(jié)合不穩(wěn)。然而，對共軛聚合物納米器件的研究，不僅可以將共軛聚合物拓展到納米電子學(xué)領(lǐng)域，同時也為我們在納米尺度/分子尺度上研究共軛聚合物，提供一個有益的手段。
在中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委和科技部的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點實驗室胡文平研究員、劉云圻研究員、朱道本院士與日本電話電訊株式會社合作，合成了一種既具有一定剛性，又帶有自組裝端基的聚苯乙炔類分子。他們采用電化學(xué)沉積技術(shù)制備了納米間隙的金電極對，結(jié)合電場誘俘和稀溶液自組裝技術(shù)，成功地制備了共軛聚合物的納米器件。其研究結(jié)果表明，這種聚合物納米器件具有良好的光電響應(yīng)行為，其對光的響應(yīng)速度達(dá)400Hz，比其薄膜器件的響應(yīng)速度快得多(通常在數(shù)秒到幾十秒)，是一個納米尺度的理想光開關(guān)。同時，該納米器件表現(xiàn)出理想的p-型場效應(yīng)晶體管的性能(p-型場效應(yīng)晶體管廣泛應(yīng)用于集成電路，CMOS器件等)，在低溫下觀察到類似單電子的響應(yīng)行為。這一研究結(jié)果為共軛聚合物在納米電子器件中的應(yīng)用開拓了新的思路。
有關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在近期《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2005，127, 2804-2805 )上。
