973报本-分子电子学的基础与应用探索研究.docVIP

项目名称： 分子电子学的基础与应用探索研究 姚建年 中国科学院化学研究所 2011.1至2015.8 中国科学院  1－21T1R及1D1R 三、研究方案 1. 总体研究思路和技术路线 “分子电子学的基础与应用探索研究”涉及到化学、物理、材料、微电子等多个学科，是一项具有前瞻性、探索性、交叉性和重大应用前景的基础研究项目。以基础研究为主线，有重点的开展应用探索，是本项目的基本学术思路。 项目的组织实施将围绕关键科学问题，遵循重点开展基础研究，发展具有应用前景的关键技术的总体思路，加强各课题与相关学科(化学、物理、材料、微电子等)的交叉与合作，注重原始创新研究，发挥项目的团队攻关优势。争取通过该项目的系统研究，对分子电子学的基础与应用方面的一些重要科学问题，譬如材料体系、分子结构/组装结构/物化过程/器件性能之间的关联机制、分子材料薄膜器件中的关键科学问题、分子器件与分子电路构筑的技术、全有机柔性电子器件和电路、以及分子尺度器件、分子中电荷传输的基本模型与机理以及分子机器的研究方面取得创新性突破，获取一批具有影响和自主知识产权的成果，培养一支具有一定国际知名度的从事分子电子学的研究队伍，推动我国分子电子学的发展。 项目以分子电子学的基础与应用探索研究为方向，是在原有工作的基础上，结合我们执行“分子电子学基础研究”这个973项目的前期积累和分子电子学的必威体育精装版发展趋势，以应用为导向，进一步凝练科学目标而形成的。项目的执行无疑要密切结合这一大的学科背景，力争在原有的基础上，实现新的的跨越。为此，首先将重点发展综合性能优异的分子材料体系（新的重要的分子体系）。在筑固完善前期研究的若干分子体系的基础上，如含四硫富瓦烯单元的分子体系、二苯并TTF二酰亚胺衍生物、酞菁氧酞类及新型杂原子掺杂分子体系等，进一步重点关注新的、具有高迁移率和高稳定性的共轭分子体系，譬如具有二维平面堆积、有利于载流子高效传输的苝并噻吩、萘酰亚胺体系等。考虑如何以能带结构调节的方式调节材料的性能，获取具有特殊性能、多功能、多响应的材料。具体地说，就是要按照分子电子学的研究目标理性进行分子设计，借助理论研究进行一定程度的预测和设计。发展全新的，有较大应用前景和能够引起普遍关注的分子体系，为高性能分子器件和分子电路的研究奠定材料基础。其次，利用这些分子体系，发展新颖的、适合于材料组装和器件构筑的组装新技术，组装的概念从以分子为基元的组装发展到以分子、纳米颗粒等为基元的多级组装。在组装过程的动力学研究上，一方面，考虑多层次、多组分的体系，组装功能的协同与复合，另一方面，考虑组装过程的控制，结合分子间的相互作用，开展功能导向性的组装，针对特定的功能，调控组装过程。发展不同的方法，对组装进行有效的调控，得到重要的器件单元，作为分子电子器件和基元的基础。第三，集中关注综合性能优异的分子材料的薄膜器件，研究器件中的关键科学问题和能够取得突破的关键点，获取具有自主知识产权的关键技术。重点发展前景明确、意义重大的显示驱动技术、打印射频商标技术、全有机柔性电子器件和电路等。同时，在器件的研究过程中，重点关注器件的界面科学与工程。第四，重点发展新颖的、适合于器件集成与电路构筑的新技术，争取在分子器件和电路构筑方面取得创新性突破。在分子电路设计平台的构建、分子器件的互联和分子电路方面大胆探索。设计并制备出有机集成电路的核心单元：译码器、存储器、振荡器和整流器，在此基础上探索核心单元在柔性衬底上的集成。通过分子阵列器件的材料、器件、模型、工艺、集成研究，推动分子电子学的发展。最后，关注分子尺度器件、分子机器等新概念、新原理器件。利用这些器件对电荷传输的基本过程、传输机理方面展开研究。对复杂分子器件的集合体，分子机器展开研究。探索开拓分子线形运动与转动之间的转换，解决多稳态、多构型复杂分子机器的结构表征和性能表征等问题。探讨用定向自组装的方法制备高度有序的分子机器集合体（如直线形、正多边形等）并使得集合体内的功能分子能够在外界输入信号的调控下进行协调统一的运作。在此基础上将多种分子机器进行高度有序的“杂交”集合，发展全新的具有复杂功能的组合逻辑门分子器件。 2. 可行性分析 明确的总体研究方案：项目的组织实施围绕关键科学问题，遵循重点开展基础研究，发展具有应用前景的关键技术的总体思路，立足于创新，突出重点和有限目标的原则，围绕分子电子学的一些基本科学问题和重大应用，分成五个课题开展研究。各课题的划分既保持相对独立性，又密切交叉，重视前后衔接和密切配合。整个项目沿着一根主线设计各个课题，使各个课题环环相扣，密切合作。项目非常注重原始创新研究，注重发挥项目的团队优势、协同攻关。整个项目研究目标明确、构思精巧，所涉及的技术先端、切实可行。 雄厚的前期基础：在国家前期973项目资助下，