利用掃瞄探針顯微術研究吡啶胺多核金屬串與苯環-呋喃寡聚物的單分子導電性質

SPM Studies of Single Molecular Conductance of Metal Strings with Oligo-α-Pyridylamine Ligands and Benzene-Furan Oligoaryls

陳以文(Yi-Wen Chen)

指導教授 ： 陶雨台 ； 陳俊顯

國立清華大學/理學院/化學系/博士(2007年)

摘要

本論文工作著重於單分子導電值的量測，並探究分子結構對電性之影響因素。主要的研究方法為掃瞄式探針顯微術(scanning probe microscopy)包括掃瞄式穿隧顯微術(STM, scanning tunneling microscopy)、導電原子力顯微術(conductive atomic force microscopy)以及使用STM建構出兩電極間隙為單分子尺度的方法(STM break junction)。本研究工作所探討的分子可粗分為剛性的金屬串(結構見圖2-1)與非剛性之有機線型分子(結構見圖3-1)。前者是以四個呈螺旋狀結構的吡啶胺配位基將三、五、七核之金屬原子架在分子中心，形成一維之金屬串。所探討的金屬中心為鎳、鈷、鉻，其金屬原子間之鍵數分別是0、0.5、1.5，定性與定量的結果都顯示金屬原子間之鍵數與該分子的導電能力呈現正相關。五核與七核之鉻金屬串的表現出兩種導電性質，可以解釋為電子雲的分佈是定域與非定域於鉻原子之間的兩種結構。第二類的分子是兩端含硫醇官能基的苯環–呋喃寡聚物(furan oligoaryls)，除了研究製成具備晶格排列單層膜的方法，本論文以STM break junction觀察到苯環–呋喃寡聚物導電值的大小與構形的變化有關。也證明了頭基與苯環–呋喃混成程度若增加會降低頭基與電極之間的接觸導電值。

關鍵字

掃瞄探針顯微術 ； 金屬串 ； 苯環-呋喃寡聚物 ； 測量單分子導電能力

參考文獻

(1) Gimzewski, J. K.; Joachim, C. Science 1999, 283, 1683.

(2) Williams, T. T.; Odom, D. T.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9048.

(9) Xu, B.; Tao, N. J. Science 2003, 301, 1221.

(10) Xiao, X.; Xu, B.; Tao, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6148.

(13) Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919.