基于裂结技术的单分子化学反应研究进展综述

迟力峰

苏州大学功能纳米与软物质研究院，江苏 苏州 215123

随着单分子尺度电学表征技术的快速发展，单分子电子学的研究已经不再局限于分子电子器件的研究范畴，也成为了单分子尺度化学研究的重要工具。借助单分子尺度电学表征方法，研究人员可以将待测分子体系两端修饰诸如硫醇或者吡啶等锚定基团，通过这些基团与金属电极的相互作用构筑金属/分子/金属结(分子结)，以此实现对单个分子的电学性质测量。近年来，研究人员将单分子电输运性质的实验测量与理论计算相结合，从微观层面理解单个分子的结构与电输运性质之间的关系，取得了一系列重要的研究成果，如单分子开关1,2、单分子二极管3的发现等。随着该领域研究的不断深入，科学家们尝试将单分子测量技术与其他表征技术进行联用，例如与电化学技术4、表面增强拉曼光谱技术联用5等，从而实现电化学门电压调控、单分子电学-谱学信号同步采集等目标。同时，单分子尺度表征技术的精准位移控制和高灵敏电流测量为研究相互作用体系和化学反应提供了重要的研究手段。例如光致变色分子化学反应的动态研究6、金属电极上的电场催化研究7、石墨烯电极上主客体之间相互作用的动态平衡研究8,9等。

近日，厦门大学化学化工学院洪文晶教授应邀撰写的综述论文发表于物理化学学报(doi：10.3866/PKU.WHXB201811027)10，论文总结了国内外研究人员采用裂结技术在单分子尺度化学反应研究上取得的一系列重要成果。综述以单分子裂结技术为出发点展开，阐述了机械可控裂结技术(MCBJ)和扫描隧穿裂结技术(STM-BJ)的工作原理，并对其在单分子尺度化学反应的原位监测、外场调控、反应动力学等方面的研究进展进行了综述，着重介绍电场对化学反应的催化效应及电化学调控对反应的影响等相关研究工作。

该综述较为全面地概括了单分子裂结技术应用于研究单分子尺度化学反应这一前沿交叉学科的最新动态，对相关领域研究人员具有较高的参考价值。