日前，北京大學(xué)北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室郭雪峰研究組原創(chuàng)性地發(fā)展了以石墨烯為電極、通過(guò)共價(jià)鍵連接的穩(wěn)定單分子器件的關(guān)鍵制備方法，解決了單分子器件制備難、穩(wěn)定性差的難題。

　　利用單分子構(gòu)建電子器件對(duì)突破目前半導(dǎo)體器件微小化發(fā)展的瓶頸意義重大。實(shí)現(xiàn)可控的單分子電子開(kāi)關(guān)功能是驗(yàn)證分子能否作為核心組件應(yīng)用到電子器件中的關(guān)鍵。

　　自20世紀(jì)70年代以來(lái)，設(shè)計(jì)構(gòu)筑穩(wěn)定可控的單分子器件，探索其與微電子工藝的兼容性，并獲得真正意義上的分子電子開(kāi)關(guān)，在當(dāng)代納米電子學(xué)研究中具有重大的科學(xué)意義。

　　在此基礎(chǔ)上，他們與電子學(xué)系徐洪起研究組以及美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Abraham Nitzan等合作，通過(guò)功能導(dǎo)向的分子工程學(xué)成功地克服了二芳烯分子與石墨烯電極間強(qiáng)耦合作用的核心挑戰(zhàn)性問(wèn)題，從而突破性地構(gòu)建了一類全可逆的光誘導(dǎo)和電場(chǎng)誘導(dǎo)的雙模式單分子光電子器件。這項(xiàng)研究工作使得在中國(guó)誕生了世界首例真實(shí)穩(wěn)定可控的單分子電子開(kāi)關(guān)器件。

　　石墨烯電極和二芳烯分子穩(wěn)定的碳骨架以及牢固的分子/電極間共價(jià)鍵鏈接方式使這些單分子開(kāi)關(guān)器件具有空前的開(kāi)關(guān)精度、穩(wěn)定性和可重現(xiàn)性，在未來(lái)高度集成的信息處理器、分子計(jì)算機(jī)和精準(zhǔn)分子診斷技術(shù)等方面具有巨大的應(yīng)用前景。

　　相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年6月17日《科學(xué)》（Science［352（6292）：1443-1445］）上。《科學(xué)》同期配發(fā)評(píng)述文章認(rèn)為：“該研究展示了在納米尺度上對(duì)物質(zhì)的精致控制”。