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单分子开关器件的研究
偶氮苯分子作为典型的光致变色分子，在紫外和可见光的照射下，可实现顺式与反式结构之间的相互转化。在单分子水平研究偶氮苯分子的异构化，不仅能实时观测单个异构化事件的动力学过程，揭示其对外界刺激响应的规律，同时也有望实现单分子水平的开关、存储器等，从而实现器件微型化/功能化的目的。近几年，在扫描隧道显微镜中观察到了电场诱导偶氮苯分子异构化的现象，但是其异构化的机理尚不明确。
北京大学
2021-04-11
一种基于单分子器件平台的单分子电学检测新方法和新技术
利用硅基单分子器件研究了分子马达水解的动力学过程，发现了无标记的电学检测方法观察到的分子马达的转动速度要比荧光标记的方法快一个数量级（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯环为骨架、芴基为核心的共轭分子，并在末端修饰上氨基，通过稳定的酰胺键将带有羰基官能团的功能分子连接在石墨烯电极之间，通过使用自主搭建的高速电学测试平台对化学反应进行了实时监测。大的共轭结构以及酰胺共价键的强耦合保证了分子具有良好的导电性；在化学反应进行的过程中，分子结构的变化将导致分子轨道发生改变，从而影响导电通道，影响器件的电导特性。
北京大学
2021-04-11
一种基于单分子器件平台的单分子电学检测新方法和新技术
研制了国际首例稳定可逆的单分子光开关器件（ Science , 2016 , 352 , 1443; J. Phys. Chem. Lett. , 2017 , 8 , 2849）；观察到了低温下联苯基团由于σ单键的旋转产生的精细立体电子效应（ Nano Lett. , 2017 , 17 , 856）；研究了分子间主客体相互作用的动力学过程（ Sci. Adv ., 2016 , 2 , e1601113），揭示了羰基和羟胺反应形成酮肟的分子机制（ Sci. Adv. , 2018 , 4 , eaar2177），证实了利用单分子电学检测方法研究单分子反应动力学的可行性，为实现单分子化学反应的可视化研究迈出了重要的一步。他们利用硅基单分子器件实现了具有单碱基对分辨率的DNA杂交/脱杂交动力学过程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. , 2016 , 55 , 9036）；在单分子水平上揭示了分子马达水解的动力学过程（ ACS Nano , 2018 , 11 , 12789），展现了单分子器件在单分子生物物理研究方面的可靠性。
北京大学
2021-04-11
单分子晶体管器件研究取得重要进展
当电子器件基本单元--晶体管的尺寸进入到亚纳米尺度，量子效应将越来越显著。探索极端尺度下的晶体管器件并研究其性能和物理机理，对未来信息技术以及介观物理学的发展具有深刻的意义。
科技部
2021-04-19
硅基GaN功率开关器件
宽禁带半导体硅基GaN器件以其高效率，高开关速度高工作温度抗辐时等特点,成为当前国际功率半导体器件与技术学科的研究前沿及热点，也是业界普遍认可的性能卓越的下代功率半导体器件。而S基GaN因其S基特性.能够突破新材料在发展初期的成本牦颈且易与S集成电路产业链匹配，因此兼具高性能与低成本的优点在消费电子(如手机快冲与天线充电).数据中心与人工智能，无人驾驶与新能源汽车、5G通信等团家战略新兴领城具有巨大的应用前景。电子科技大学功率集成技术实验室自2008年起即开展硅基GaN功率器件与集成技术研究,围绕硅基GaN两大核心器件:增强型功率晶体管、功率整流器进行基础研究与应用技术开发。解决了增强型功率晶体管阈值电压大范围调控功率二圾管导通电压调控与耐压可靠性加查等关键技术瓶颈,研究成果为硅基GaN的产业化奠定了重要基础。
电子科技大学
2021-04-10
集成高速光开关技术及关键器件
磷化铟基集成高速光开关芯片
中山大学
2021-04-10
单分子晶体管和分子诊断技术
项目采用光致异构化合物通过酰胺共价键链接于具有纳米间隙阵列的二维单层石墨烯的间隙形成光致异构化合物-石墨烯单分子器件；采用生物分子链接构建了单分子生物传感器；利用有机半导体小分子构建了性能可靠的2-3纳米单分子场效应晶体管。当单个光致异构化合物被桥接于具有纳米间隙阵列的二维单层石墨烯之间的纳米间隙时，它们具有可逆的光控开关功能和电控开关功能；当生物分子桥连石墨烯电极时，它们具有单分子DNA精准测序的功能；单分子场效应晶体管目前是国际上最小的晶体管，有望为器件微小化产生芯片集成核心技术。
北京大学
2021-02-01
分子基光催化产氢器件多相化
在利用太阳能分解水制取氢气的催化剂研究上取得新进展。该研究工作借鉴自然界光合作用，在多个光敏中心多个催化中心产氢器件构筑的基础上，进一步将其植入到金属有机框架材料中，模拟自然界酶催化环境中质子和电子的传输与转移，在有效规避分子基催化剂稳定性差的同时，极大地提高了光催化产氢性能，为人工模拟光催化剂的设计和构筑提供了新的思路。 人工模拟光合作用，利用太阳能在催化剂作用下分解水制取氢气，是实现将太阳能转化为清洁的化学能，解决人类社会面临的能源危机和环境污染问题的理想途径。在早期，我校化学学院苏成勇教授和石建英副教授研究团队发展了空间上相互独立、功能上相互等价，集合8个光敏金属有机钌中心和6个催化Pd2+中心于一体的金属-有机分子笼产氢器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在单一分子笼内构筑出多个相互独立的能量传递和电子转移通道，获得了高达380 μmol h-1的初始产氢速率和635的TON(48h) [Nature Communications, 2016, 7: 13169]。虽然金属有机分子笼提高了分子基催化剂的产氢性能，但光照条件下的稳定性仍然是制约其进一步应用的决定因素。 最近，我校化学学院苏成勇教授和石建英副教授研究团队又基于配位组装策略实现了Au25(SG)18纳米簇在金属有机ZIF-8主体框架内部和外表面的可控组装[Advanced Materials, 2018, 30,1704576]。采用相似策略，他们将MOC-16植入到ZIF-8主体内，进一步将ZIF-8转化为Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，获得了MOC-16@CZIF催化剂。
中山大学
2021-04-13
核酸单分子荧光图像测序智能检测技术
深圳国际研究生院张盛副教授团队在已开展的核酸测序方面的专用图像传感元器件关键技术基础上，提出了“基于单分子荧光图像测序的冠状病毒核酸智能检测技术”重大攻关项目研究方案。课题组通过远程网络讨论与协作等多种方式，组织了相关学科的专家多次进行技术研讨，并与深圳市行业内的权威机构合作，在两周内快速进行原理论证，形成技术方案，完成智能检测装置的原型结构设计及前期研究准备工作。 项目致力于开发具有核酸智能检测能力的低成本嵌入式物联网设备，为公共卫生防疫事业提供更加有力、且具备“提前生产、快速部署、分散检测”特点的新型核酸检测的解决方案，有望实现未来冠状病毒传染事件中基因序列的快速发布与潜在感染者的本地化核酸检测能力快速部署，帮助医护人员和民众在家庭或社区对感染或疑似患者进行现场筛查，减少潜在感染者的聚集与交叉感染，快速实现核酸检测层次的确诊检验与病症初筛，助力疫病防控和公共卫生领域战略科技力量的提高和储备。
清华大学
2021-04-10
单分子场效应晶体管
通过施加栅压形成有效的双电层静电场，以此构建出石墨烯基单分子场效应晶体管。具体从电化学窗口以及正负栅压下双电层的对称性等方面考虑，筛选了一种阴阳离子尺寸匹配的离子液体（DEME-TFSI）；这种离子液体栅的双电层厚度约为0.75 nm，能够在较小的栅压范围内产生强的静电场，从而有效地调控分子的能级。由于离子液体的凝固点较低 (~180 K)，可以实现较大温度范围内连续的栅压调控。
北京大学
2021-04-11