“单分子结构与电子态的理论和实验研究”荣获国家自然科学奖二等奖

日期 2006-02-23　来源：情况交流　作者：化学科学部杨俊林高飞雪　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　在国家自然科学基金等连续资助下，中国科学技术大学的侯建国、杨金龙等研究人员共同完成研究项目的部分内容“单分子结构与电子态的理论和实验研究”荣获2005年度国家自然科学奖二等奖。　　纳米科技研究领域的重要挑战之一就是，直接观察基底表面或凝聚相环境中的单个分子和原子团簇的几何结构和电子结构，并对其进行理论阐述与表征。这对人工直接改造分子有重要的学术意义，同时在新材料和新器件方面有巨大的潜在应用价值。　　扫描隧道显微术（STM），包括扫描隧道谱（STS）是研究单分子结构的有力工具。虽然STM有很高的分辨率，但其图像只反映分子电子态的空间分布，并不直接反映其几何结构。同时，这样的实验还受到衬底和针尖等因素的制约。因此确定单分子的构型、取向、内部原子结构和电子态等是极具挑战性的课题。　　围绕单分子结构与电子态的基本问题，中国科学技术大学研究人员多年来从如下相互联系的3个方面开展工作：　　1）单分子结构的高分辨表征：精确控制实验条件，从大量数据中分析获得高分辨STM图像和STS谱的规律，结合理论计算，发展出一套实验与理论相结合的对单分子结构进行高分辨表征的研究方法，取得了系列的成果和突破（包括对C60分子取向畴的直接观察、C60及硫醇分子吸附取向的确定等）。　　2）单分子器件相关的基础研究：控制单分子与小团簇的分立电子结构，研究其在特定条件下的输运性质，证实了纳米结的量子电容效应；构造了单分子Esaki二极管；发现了非晶化对金属纳米点量子限域效应的抑制等。　　3）与单分子结构和电子态相关的理论研究与发展。　　上述工作的进行，加深了人们对单分子和原子团簇的物理与化学本质及单分子器件的认识，同时发现了一些新的效应与现象，获得了同行的广泛关注。如1999年美国物理学会（IOP）为单分子吸附取向的研究成果发布了专题图片新闻；单分子结构直接观测的成果2001年被两院院士评为“中国十大科技进展”；系列成果于1999和2001年两次被科技部评为中国基础科学研究十大新闻；获2001年度中国分析测试协会特等奖和2003年度安徽省科学技术奖一等奖。课题组发表论文44篇，其中在Nature、Physical Review Letters和Journal of American Chemical Society等重要期刊上7篇；论文被他人引用232次；获准发明专利1项；在国际会议上作邀请报告15次，包括美国物理学会年会、美国材料学会年会、国际真空学会年会等重要的国际会议。