《分子尺度電子自旋態的相互作用及其控制研究》是依託中國科學技術大學，由王兵擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：分子尺度電子自旋態的相互作用及其控制研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：王兵
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁性納米結構, 由於其在高密度信息存儲、自旋電子學、量子計算等方面的重要套用背景，引起了廣泛的重視和研究興趣。在各種磁性納米結構體系中，磁性分子是一類非常重要的材料體系。本項研究將主要利用低溫-強磁場STM，針對單個磁性分子或複合磁性分子展開研究，通過改變並控制它們結構、物理化學性質，探測並控制其電子態、自旋態及其相互作用。主要有以下四個方面的研究內容：（1）研究一些具有特殊結構的磁性分子，理解包括材料、對稱性等因素對自旋性質的影響；（2）構築一些特殊的或新型的磁性分子結構並研究自旋態及其相互作用；（3）結合微納加工技術，測量常態及低溫和磁場條件下研究這些體系的電子輸運和自旋輸運性質；（4）擴展STM/STS在自旋探測中的能力，結合STM/STS的局域探測能力與其他譜學技術，拓展對單自旋態的探測與控制技術。通過這些研究，以期發現磁性分子體系中的新穎物理效應。
結題摘要
項目開展四年來，在項目的資助下，我們圍繞項目開展的研究工作主要包括（1）單分子的電子態及電子輸運性質研究；（2）發展了STM-ESR聯用技術與方法，並開展了相關單分子自旋態及其耦合研究；（3）表面電荷轉移、能量傳遞等光物理和光化學過程的微觀表征；（4）新型富勒烯分子材料的製備及特性研究；（5）分子尺度納米器件的設計和構建。各個研究內容均按照研究計畫順利開展並取得了一系列的重要研究結果。與課題相關的研究成果已發表SCIE論文77篇，其中發表在影響因子＞7的領域內頂尖期刊論文16篇。代表性進展和成果有：（1）揭示了並闡明了一種基於矽基和分子複合體系的新型負微分電阻效應器件原理（ACS Nano 2012）；（2）揭示和闡明了一種基於石墨烯的軌道選擇單分子整流器件的新機制（APL 2013）；（3）完成ESR-STM聯用技術的設計和研製，並在其基礎上實現了磁性分子及其自旋耦合的探測與表征；（4）揭示了銳鈦礦二氧化鈦表面催化活性和微觀反應機理（Nat.Commun.2013）、（5）揭示分子氧（O2）在TiO2(110)-1×1 表面的吸附行為及化學活性（JACS 2011）、（6）揭示了TiO2(110)-1×1表面光催化分解水的微觀機理（JACS 2012）；（7）成功合成和表征了一系列新型內嵌富勒烯分子材料（JACS 2010, JACS 2012, Angew.Chem.Int.Ed. 2012, Sci.Rep. 2013）；（8）成功實現在單層氧化石墨烯上直寫製備納米圖形和功能器件（Nat.Commun. 2012）；（9）利用ZnO納米線的界面Δ摻雜實現單納米線光學和電學性能的優質集成（Adv. Mater. 2014）。項目開展以來，所取得的成果已受到了國內外的廣泛關注，應邀為多家重要的國際期刊撰寫5篇特色和綜述文章，並應邀為Tsinghua & Springer出版社的英文納米科技全書撰寫相關綜述章節。項目培養碩士研究生9名，博士研究生18名，應邀參加包括MRS、APS在內的重要國際大會作邀請報告6人次。在本項目的資助下，我們所研究工作按照預定研究計畫順利開展並完成了預定的研究目標。
