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华东理工大学实现双向调控的单分子光电导器件
2025年11月27日 10:21:41
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：6413
研究团队聚焦于单分子尺度下光电信号的转换与调控，通过精巧的分子设计与器件构建，首次在单分子器件中实现了对光电导行为的双向可控调节。这不仅在实验层面展现了优异的光电响应性能，更在理论上深化了对单分子体系内光-电耦合机制的理解。
近日，中国科学院院士、华东理工大学教授田禾，与该校教授邹祺、张志云团队，在分子电子学领域取得重要进展。他们成功构建出能够实现双向光电导调制的高性能单分子光电器件，不仅深化了对单分子光电耦合机制的理解，也为发展可控光响应的分子电子器件和量子输运器件提供了新的分子设计策略。
在分子电子学领域，利用光来控制单个分子的电导是人们长期追求的目标，这也是构建未来超微型光电路和量子器件的基石。然而，传统的单分子光电导器件存在明显的局限性：其光电导响应通常是单向的。 这意味着在光照射下，分子的电导大多只能表现出单一的行为模式，例如，电导只能从低态切换到高态(光开关)，或仅发生固定方向、固定幅度的变化。这种单一维度的调控能力极大地限制了其在复杂逻辑运算和信息存储中的应用潜力，如同一个只能实现“开”或“关”的简单开关，而无法实现更精细的“调光”或根据需求改变电流方向的功能。
研究团队聚焦于单分子尺度下光电信号的转换与调控，通过精巧的分子设计与器件构建，首次在单分子器件中实现了对光电导行为的双向可控调节。这不仅在实验层面展现了优异的光电响应性能，更在理论上深化了对单分子体系内光-电耦合机制的理解。
研究的核心创新在于利用了ESIPT(激发态质子转移)这一独特的光物理过程。团队通过合理的分子工程，将ESIPT特性与分子导电路径巧妙结合，从而使得单个分子器件在外界光刺激下，能够依据不同的条件展现出截然相反的光电导变化方向，即实现了“双向”光电导调控能力。这种在分子尺度上对电流进行精准的光控“开关”乃至“方向”选择的能力，为未来超高密度信息存储、光逻辑运算及量子信息处理等领域提供了全新的器件设计思路与材料平台。
该项成果标志着我国在分子电子学与光电子交叉领域的基础研究走在了国际前沿。它不仅为发展具有可控光响应的新一代分子电子器件奠定了坚实的理论与实验基础，同时也为探索量子效应在单分子输运过程中的行为开辟了新的研究途径，对未来信息技术的变革具有重要意义。
相关研究成果Bidirectional Single-Molecule Photoconductors Based on ESIPT于近日发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。
参考来源：中国科学报
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