金属杂环桥联分子导线的合成与性质研究

Molecular wires are very important in constructing molecular devices and play an important role in the information storage, transfer and processing. However, the efficiency of the electron transfer quickly reduces along with the increase of the span of the conjugation bridge which connects the two terminal groups. In order to solve this problem, the program will focus on the synthesis and property study of new molecular wires in which the transition metal containing metallacycles are embedded in the conjugation bridge. Through electrochemical measurements and spectroscopic studies, the effect of the metallacycles on the electron transfer efficiency will be investigated systematically and the relationship between the molecular structures and the electron transfer efficiency will be elucidated. The results will be helpful for the design of new molecular wires with high electron transfer efficiency.

分子导线在构建分子器件并实现分子水平上信息的储存、传递和处理方面具有重要的研究价值和应用前景。为了解决分子导线传递电子效率随共轭体系长度增加而迅速降低的问题，本项目拟将含有过渡金属和环状共轭结构的金属杂环引入分子导线，设计合成一系列过渡金属杂环桥联的新型分子导线，通过电化学和紫外-可见-近红外光谱等手段系统研究过渡金属的种类、金属杂环的类型以及金属杂环在分子导线中相对位置对电子传递能力的影响，揭示其结构与性能之间的关系，并以此设计合成具有优异电子传递效率的分子导线，为其应用奠定基础。

分子导线在构建分子器件并实现分子水平上信息的储存、传递和处理方面具有重要的研究价值和应用前景。为了解决分子导线传递电子效率随共轭体系长度增加而迅速降低的问题，本项目拟将含有过渡金属和环状共轭结构的金属杂环引入分子导线，设计合成一系列过渡金属杂环桥联的新型分子导线，通过电化学和紫外-可见-近红外光谱等手段系统研究过渡金属的种类、金属杂环的类型以及金属杂环在分子导线中相对位置对电子传递能力的影响，揭示其结构与性能之间的关系，并以此设计合成具有优异电子传递效率的分子导线，为其应用奠定基础。本项目主要结果有：1）设计合成了一系列二茂铁基的金属杂环化合物，利用电化学及紫外-可见-近红外光谱，研究了锇与铁之间的电子传递效率，表明金属锇上的配体以及金属杂环上的吸电子季鏻基团对电子传递效率有较大影响。2）通过金属杂环的配体取代反应，得到首例含金属杂环的大环化合物，表明金属杂环化合物在超分子自组装方面的潜在应用价值。