最近，中國科學(xué)院物理所高鴻鈞研究組時東霞、季威等人在納米量子結(jié)構(gòu)可控性的實驗和理論研究中取得新進(jìn)展。他們在對功能納米分子體系進(jìn)行的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，從理論和實驗上進(jìn)一步研究了烷烴側(cè)鏈對芳香烴衍生物在貴金屬表面的生長與結(jié)構(gòu)特性。研究表明，通過改變無功能特性的烷烴側(cè)鏈可對整個分子納米體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，這拓展了人們對有機功能分子納米體系的控制能力，發(fā)展了有機功能分子在固體表面生長的相關(guān)理論與方法。結(jié)果發(fā)表在美國《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 96, 226101 (2006))上。 在納米尺度對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其特性實行有效控制，是納米器件研究中最重要的基礎(chǔ)問題之一。其中包括：如何認(rèn)識、理解納米結(jié)構(gòu)單元，利用其結(jié)構(gòu)特點可控制備人工納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)筑實用型的納米器件。功能分子納米結(jié)構(gòu)由于其分子結(jié)構(gòu)與特性的可控性，在納米器件與量子調(diào)控中顯示了獨特的優(yōu)勢和潛在的應(yīng)用前景，引起人們的極大關(guān)注，也具有強烈的挑戰(zhàn)性。 中科院物理所高鴻鈞研究組對功能納米分子體系及其在單晶表面上的組裝、相互作用機制和生長特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。最近，該研究組時東霞、季威等人從理論和實驗上進(jìn)一步研究了烷烴側(cè)鏈對芳香烴衍生物在貴金屬表面的生長與結(jié)構(gòu)特性。他們提出了采用不具有功能特性的烷烴鏈修飾分子，通過調(diào)節(jié)烷烴鏈的長度、結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)各功能單元(分子)間的距離和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而能夠?qū)φ麄€體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控的觀點。他們采用了MBE、LEED和STM等手段，對不同N,N’-二烷基取代的喹吖啶二酮(Quinacridone, QA)衍生物的成膜特性進(jìn)行了研究，取代基團(tuán)烷烴鏈中分別包括4 (QA4C)和16 (QA16C)個碳原子。實驗結(jié)果表明：兩種僅有取代側(cè)鏈長度不同的分子卻有兩種截然不同的薄膜結(jié)構(gòu)。理論計算發(fā)現(xiàn)：分子功能單元(分子骨架)的取向取決于酮基中O原子與基底Ag的相互作用；當(dāng)烷烴側(cè)鏈中C原子數(shù)小于8時，烷烴鏈成不同角度傾斜于基底表面，從而抑制了鏈－鏈以及鏈－分子骨架之間的相互作用，使O-Ag相互作用成為決定結(jié)構(gòu)的主要作用；當(dāng)C原子數(shù)大于或等于8時，烷烴鏈幾乎平行于基底表面，使鏈－鏈以及鏈－分子骨架之間的相互作用顯著增強，這種相互作用超越了O-Ag相互作用而成為主要作用，從而決定了分子間的距離和分子結(jié)構(gòu)。理論計算的結(jié)果又進(jìn)一步地被STM實驗所證實。 該工作與德國的H. Fuchs和英國的W. Hofer等人進(jìn)行了合作，得到了國家自然科學(xué)基金委、國家科技部和中國科學(xué)院的資助。