军事：中国造出世界首例真实稳定可逆单分子电子开关

二芳烯-石墨烯单分子光电子开关器件

利用单个分子构建电子器件有希望突破目前半导体器件微小化发展中的瓶颈，其中实现可控的单分子 电子开关功能是验证分子能否作为核心组件应用到电子器件中的关键步骤。在过去20年，分子开关被广泛的研究，但仅有的几个单分子光开关器件研究工作都只能 实现单向的开关功能，如何获得真正意义上的分子电子开关存在着巨大的挑战。最近，北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组联合美国宾夕法尼亚大学 Abraham Nitzan教授课题组、北京大学信息科学技术学院徐洪起教授课题组及其他合作者协力攻关，利用二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极成功实现了可逆单分子 光电子开关器件的构建。

这一研究成果于2016年6月17日以“Covalently bonded single-molecule junctions with stable and reversible photoswitched conductivity”为题在线发表（Science 2016，17，1443）在国际顶级学术期刊Science（《科学》）上，并申请了发明专利。

郭雪峰课题组围绕着单分子光电子器件研究这个难题，开展了长达8年的潜心钻研和持续攻关。早在 2007年，课题组就利用碳纳米管电极和两种二芳烯分子构建出了具有从关态到开态单向开关功能的单分子光开关器件（J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12590, 得到了Science和Nat. Nanotechnol.的亮点报道）。为进一步完善单分子器件的制备方法，课题组在2012年发展了利用石墨烯为电极的第二代碳基单分子器件的突破性制 备方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 12228; Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2565）。在该普适性石墨烯基单分子器件研究平台的基础上，课题组进一步设计合成了三种结构改进的二芳烯分子，并构建了单分子光开关器件，但遗憾的是， 仍然只实现了从关态到开态单向光开关功能（Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 8666，得到了Nature的亮点报道）。