扭曲的分子线表现出高的单分子电导率

从远距离传输电力的高压线，到白炽灯中的钨丝，我们可能已经习惯于认为电导体总是由金属制成的。但几十年来，科学家们一直在研究基于碳基低聚物链的先进材料，这些低聚物链也可以导电。其中包括一些现代智能手机和电脑中的有机发光设备

在量子力学中，电子不仅是具有确定位置的点粒子，而且可以在一个区域内“离域”。一个具有长链交替的单键和双键的分子被认为具有π共轭，导电聚合物通过允许离域电子在π共轭区域之间跳跃来运作——有点像青蛙在附近的水坑之间跳跃

然而，这一过程的效率受到相邻区域能量水平差异的限制。制造具有更均匀能级的低聚物和聚合物可以导致更高的电导率，这对于开发新的实用有机电子产品，甚至单分子线是必要的

现在，在《美国化学学会杂志》发表的一项研究中，大阪大学SANKEN（科学与工业研究所）的研究人员创造了几种具有周期性扭曲的纳米级分子线

与之前使用一条可以随机旋转的长链的尝试相比，这些低聚物由均匀间隔的扭曲分隔的刚性熔融区域组成。研究人员表明，与非融合低聚噻吩相比，他们的样品表现出更高的电导率

“通过仔细控制这些π共轭区的大小，使用刚性分子结构在这些低聚物中实现了高单分子电导，”该研究的主要作者Ryo Asakawa说

研究人员希望这种方法可以应用于制造新的有机电子器件，与传统的硅基方法相比，这种方法可以更便宜地将薄化学薄膜应用于柔性基板，而传统的硅基法通常需要特殊的洁净室才能使用光刻技术生产

资深作者Yutaka Ie表示：“我们预计这项研究将带来更好的单分子电子学和有机薄膜器件。”单个分子线甚至可能被用作活细胞内的生物相容性传感器 More information: Ryo Asakawa et al, Periodically Twisted Molecular Wires Based on a Fused Unit for Efficient Intramolecular Hopping Transport, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c07548

Journal information: Journal of the American Chemical Society