《美國化學學會會志》發(fā)表我國納米信息材料研究新進展
具有穩(wěn)定、重復、可逆電導轉變的功能材料及其在信息存儲中的應用是超高密度信息存儲研究的重要方向之一。在過去的十多年里，物理研究所的高鴻鈞研究組與化學所有機固體院重點實驗室的宋延林研究員和張德清研究員等一直在該研究方向進行合作研究。他們追求具有優(yōu)良電學雙穩(wěn)特性和穩(wěn)定結構的功能分子材料，通過對有機分子功能基團的修飾，控制分子的結構與物性。
他們在化學所進行分子設計與合成，在物理所進行納米薄膜材料制備、掃描探針顯微術(SPM)的納米存儲實驗和相應的理論計算分析，取得了一系列研究成果。在過去五年里，他們在《先進材料》和《美國化學學會會志》上合作發(fā)表論文7篇，研究結果多次被國際科學媒體，如《自然?材料》等雜志報道。
Rotaxane類分子在溶液中可以發(fā)生可逆的分子構型改變，并隨之引起分子電導轉變。但這類分子在固體薄膜中能否實現(xiàn)類似在溶液中的結構與電導轉變是一個備受關注的問題。2005年，高鴻鈞研究組與張德清研究組合作，首次報道了在一種H1 Rotaxane分子薄膜中的納米尺寸電導改變和在該類薄膜上穩(wěn)定的超高密度信息存儲(《美國化學學會會志》)。
在此工作的基礎上，該合作研究團隊進一步改進了原有的Rotaxane分子結構，追求更強的功能和實用性。他們成功地在H2 Rotaxane分子薄膜中實現(xiàn)可逆的電導變化和可擦除、穩(wěn)定、重復的近于單分子尺度的納米級存儲。發(fā)表該成果的雜志審稿人認為，“作者提供了令人信服的證據(jù)，表明在通過改進的Rotaxane分子薄膜中可以重復地寫入和擦除納米尺寸的信息記錄點。其精彩之處是對Rotaxane分子核心結構的小改變可以極大地影響分子功能”。相關結果發(fā)表在《美國化學學會會志》上。
同時，《自然?納米技術》進行了題為Nanorecording: rewriting history的亮點報道。緊接著，該合作研究組在單個分子和亞分子的水平上研究了單個H2分子的結構與電導轉變。他們將H2分子置于Au(111)基底上的一層分子膜上，直接發(fā)現(xiàn)了Rotaxane分子在外電場誘導下分子結構和相應電導的可逆變化。相關研究結果發(fā)表在近期《先進功能材料》上。
