《單分子自旋電子器件輸運特性的理論表征和調控》是依託中國科學技術大學，由李群祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：單分子自旋電子器件輸運特性的理論表征和調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李群祥
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
分子自旋電子學作為一門新興的前沿交叉性學科，正引起人們極大的關注和廣泛的研究興趣，如何利用和調控分子的磁性並設計出具有特定功能的分子自旋電子學器件是該領域的關鍵研究課題。本項目將採用第一性原理計算、分子動力學模擬、非平衡格林函式技術和自旋模型哈密頓量等多種理論方法，表征和調控Cr@C28, CoII(dpzca)2, FeII2,Cp*DyCOT和TbPc2等磁性分子的電子結構和磁學特性，確定分子-電極(如Au, Ni, Co,CrO2,CNT,graphene等)之間的界面特性和耦合作用，搭建各種合理的器件模型，探索調控分子器件磁性和極化輸運特性的有效途徑，如外場、化學修飾和應力等，揭示器件的自旋極化輸運機理，解釋相關實驗觀測結果，設計出一些具有自旋過濾和自旋翻轉功能的分子自旋電子學器件。通過本項目的這些深入而細緻的理論研究，將為分子自旋電子學的實驗和套用研究提供一些理論依據和指導。
結題摘要
本項目按研究計畫推進研究工作，並順利完成預期目標。利用第一性原理計算和非平衡格林函式方法等理論手段，側重研究了磁性單分子的結構和物性、分子的表面吸附特性、模型分子器件的電子結構和輸運特性、基於單分子磁體的自旋電子器件設計、及負微分電阻器件設計等，在Phys. Rev. Lett.、Appl. Phys. Lett.、 Nanoscale、J. Chem. Phys.、J. Phys. Chem. C等國內外學術期刊發表致謝SCI論文23篇，重要研究結果或進展包括：(1). 與實驗合作，基於碳四元環實現石墨烯分子條帶中實現自旋量子通道轉換 [Phys. Rev. Lett. 2016]；(2). 理論設計出雙Fe核單分子磁體模型器件，在此模型器件中成功將自旋過濾效應和負微分電阻效應雙功能集成 [Nanoscale 2016]。(3). 利用摻氮石墨烯納米條帶作為電極，在不同分子結中實現負微分電阻功能 [J. Chem. Phys. 2014]；(4). 利用掃描隧道譜學技術和第一性原理計算，首次證明了石墨烯中有序晶界存在范霍夫奇異性引起的VHS態 [Phys. Rev. Lett. 2014]; (5). 與實驗合作，利用石墨烯覆蓋的Ru(0001)表面CoPc分子軌道選擇性設計單分子整理器 [Appl. Phys. Lett. 2013]; (6). 基於Mn@Au6磁性金屬團簇，設計出具有自旋過濾效應的模型分子器件 [Chem. Phys. Lett. 2013]; (7). 在分子尺度通過維度調控或摻雜實現無金屬體系的半金屬性 [J. Phys. Chem. C 2014]等。顯然, 這些研究結果為分子自旋電子學的實驗和套用研究提供有意義的理論依據和指導。此外，在項目執行期間，團隊成員參加國內外學術研討會13人次，培養博士5名，碩士2名，本科畢業論文設計8人，目前在讀博士研究生9人。
