三聚氰胺小分子有了新用途

    本报合肥9月18日电（记者李陈续 通讯员胡胜友）昔日广大读者通过“毒牛奶”知道了三聚氰胺是一种化工原料,今天我们通过科学家的研究成果了解到它的另外用途——中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队,利用低温超高真空扫描隧道显微镜,巧妙的对三聚氰胺这个比头发丝的六万分之一还细的小分子进行了“单分子手术”,将其从普通化工原料转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件,为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。

    在科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金和中国科学院知识创新工程方向性项目的共同资助下,中国科学家通过三年实验和理论研究的紧密合作,发现三聚氰胺分子可以通过人工单分子操控被改造为具有显著二极管效应和开关效应的双重功能分子。在室温下,三聚氰胺分子吸附到铜表面时会发生化学反应脱去两个氢原子,从而与表面铜原子形成化学键,得到与表面垂直的吸附构型,分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描隧道显微镜对其进行“单分子手术”将分子支链的一个氢原子“移植”到分子中间的环上,实现了三聚氰胺分子的异构化,造成分子轨道相对于费米面的不对称性,使得输运特性显示出明显的二极管效应。通过非弹性隧穿电子的多电子激发过程进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动,得到电导不同的双稳态结构,实现了单分子机械开关效应。

    据悉,这项成果是该研究团队利用分子手术实现对单分子磁性控制后,再次成功地通过分子手术技术取得重要研究成果。这一成果在近期出版的《美国国家科学院院刊》上发表后,引起各界广泛关注。审稿人认为：该工作“结果可靠,创新性强,代表了这个领域的发展水平”。