本書介紹基于電學(xué)測(cè)量的單分子尺度研究的現(xiàn)狀與所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)。主要包括單分子電子學(xué)的簡(jiǎn)述、相關(guān)的器件構(gòu)筑技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和理論模擬方法,以此為基礎(chǔ),對(duì)單分子電子學(xué)研究的前沿科學(xué)問(wèn)題包括量子干涉效應(yīng)、光電化學(xué)、電化學(xué)和電場(chǎng)調(diào)控等進(jìn)行了綜述和展望。本書著重闡述基于電學(xué)測(cè)量的單分子尺度科學(xué)研究及其相關(guān)的工程技術(shù)背景。
洪文晶,廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授、副院長(zhǎng),主要從事新一代碳基信息器件研究和面向戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的工業(yè)智能應(yīng)用研發(fā)。2007年于廈門大學(xué)獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位,2009年于清華大學(xué)獲得理學(xué)碩士學(xué)位,2013年于瑞士伯爾尼大學(xué)獲博士學(xué)位后從事博士后研究并擔(dān)任研究組長(zhǎng)。
第一章 分子電子學(xué)概述
1.1 分子電子學(xué)的發(fā)展歷史
1.2 分子電子學(xué)的研究對(duì)象
1.3 分子電子學(xué)的前景展望
第二章 單分子電子學(xué)的物理背景
2.1 介觀體系的量子力學(xué)屬性
2.2 介觀體系的特征尺寸效應(yīng)
2.3 介觀體系的電輸運(yùn)性質(zhì)
第三章 單分子電子學(xué)的器件構(gòu)筑技術(shù)
3.1 單分子器件構(gòu)筑技術(shù)的歷史沿革
3.2 單分子裂結(jié)技術(shù)
3.3 面向單分子器件的分子設(shè)計(jì)
第四章 單分子電子學(xué)的精密測(cè)量技術(shù)
4.1 高靈敏度電學(xué)測(cè)量的實(shí)現(xiàn)
4.2 電學(xué)技術(shù)與光學(xué)測(cè)量技術(shù)的聯(lián)用
4.3 電學(xué)技術(shù)與力學(xué)測(cè)量技術(shù)的聯(lián)用
4.4 電學(xué)技術(shù)與熱學(xué)測(cè)量技術(shù)的聯(lián)用
第五章 單分子電子學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
5.1 電流信號(hào)分析
5.2 噪聲分析
5.3 統(tǒng)計(jì)分析算法
5.4 基于人工智能算法的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
第六章 單分子電輸運(yùn)的理論模擬
6.1 第一性原理模型
6.2 分子電子器件建模
6.3 分子電輸運(yùn)的計(jì)算
第七章 單分子電輸運(yùn)的量子干涉效應(yīng)
7.1 量子干涉的機(jī)理
7.2 量子干涉的實(shí)驗(yàn)觀察
7.3 量子干涉的調(diào)控
7.4 量子干涉的應(yīng)用
第八章 單分子電輸運(yùn)的電化學(xué)門控
8.1 單分子電輸運(yùn)的電化學(xué)門控原理
8.2 非法拉第電位區(qū)間的電化學(xué)門控
8.3 氧化還原活性分子的電化學(xué)門控
8.4 現(xiàn)有電化學(xué)門控理論的沖突和展望
第九章 單分子尺度光電化學(xué)
9.1 單分子尺度的光控電輸運(yùn)
9.2 單分子尺度的電致發(fā)光現(xiàn)象
9.3 單分子尺度的拉曼譜學(xué)聯(lián)用測(cè)量
9.4 分子電子等離激元光子學(xué)
第十章 單分子尺度的反應(yīng)
10.1 單分子尺度化學(xué)反應(yīng)的電學(xué)表征
10.2 基于單分子尺度化學(xué)反應(yīng)的分子結(jié)電輸運(yùn)調(diào)控
10.3 單分子化學(xué)反應(yīng)的電場(chǎng)催化
10.4 單分子尺度的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
第十一章 超分子的電輸運(yùn)
11.1 單分子尺度的超分子化學(xué)
11.2 依賴非共價(jià)相互作用的電輸運(yùn)
11.3 生物體系的電輸運(yùn)
第十二章 單分子測(cè)序
12.1 DNA的結(jié)構(gòu)
12.2 基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展
12.3 隧穿電流單分子測(cè)序的基本原理與方法
12.4 隧穿電流測(cè)序的數(shù)據(jù)處理方法
12.5 總結(jié)和展望
第十三章 基于單分子器件的量子計(jì)算研究
13.1 電子自旋量子比特
13.2 電子自旋量子比特的發(fā)展
13.3 展望
參考文獻(xiàn)