化学所在有机超高密度信息存储材料研究领域取得新进展
当今信息技术的飞速发展，要求不断开发具有更高信息存储密度及更快响应速度的材料和器件。有机材料因其独特的光电特性和结构可控等诸多优点，在超高密度信息存储领域受到广泛关注。设计具有优异光电特性、良好成膜性和稳定性的有机分子并制备其高质量薄膜，成为近年来研究的热点之一。
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所宋延林研究员课题组从分子设计的角度出发,设计合成了一系列有特色的有机功能薄膜作为信息存储介质，并与国内外研究单位开展了广泛合作，利用扫描探针显微镜等技术实现纳米乃至分子尺度上的信息存储。在重要学术期刊发表了一系列研究论文，受到了国内外同行的关注。
电学信息存储方面：通过分子间氢键和p-p相互作用自组装制备了超分子单晶薄膜，实现平均点径2.2 nm的信息点的写入，信息点间距可达1.0 nm (Adv. Mater. 2004, 16, 2018-2021)；设计合成了一系列性质稳定的具有强电子给体和受体的有机功能分子，并在其规整薄膜上分别实现了纳米尺度信息点的写入(Adv. Mater. 2003, 15, 1525-1529，Adv. Mater. 2005, 17, 2170-2173, Adv. Mater. 2006, 18, 1983-1987, J. Mater. Chem. 2007, 17, 3530–3535)。
光学信息存储方面：利用双光子技术实现了可擦写的多层高密度光学信息存储 (Adv. Mater. 2005, 17, 156-160)和具有高信噪比的光学信息存储（Chem. Mater. 2006, 18, 235-237）。他们还通过对材料结构与光电性能关系的深入研究，利用同一材料实现了光电双重高密度信息存储（ChemPhysChem 2005, 6, 478-82），以及具有密写功能的光－质子双响应信息存储（Eur.J.Org.Chem.2007,2064-2067）。
在以上研究基础上，他们和化学所杨联明研究员及物理所高鸿钧研究员等合作，设计合成了含有三苯胺的推、拉电子型化合物2-((Z)-2-(4-diphenylamino) enzylidene)-1,2-dihydro-1-oxoinden-3-ylidene) malononitrile (BDOYM), 利用真空沉积的方法制备了其薄膜。三苯胺不仅具有良好的供电子能力，还可以稳定电荷转移态，显著提高了薄膜的存储性能。研究表明：BDOYM 薄膜具有良好的电学双稳态性能，其开、关电流比达4个数量级，大大改善了材料存储信息的信噪比。在这种薄膜上，利用STM实现了稳定的可擦写超高密度信息存储,信息点的平均直径达2.5 nm。他们还通过对宏观、微观I-V 曲线的测定，以及施加电压前后薄膜光谱的变化对信息存储的机理进行了深入分析，并利用杂化HF/DFT 理论(Hybrid Hartree-Fock/ density- functional-theory )为研究存储机理提供了理论依据。该研究结果为进一步发展稳定、可擦写的超高密度信息存储材料提供了新的思路。有关工作发表在近日的美国化学会志 (J. Am. Chem. Soc.2007,129,11674-11675)上。
图1. 对BDOYM薄膜施加电压时的导电性变化曲线
图2. (a) 通过STM针尖在BDYOM薄膜表面施加电压脉冲形成信息点图案；(b),(c) 施加反向脉冲电压依次擦除两个信息点图案；(d) 重新写入一个信息点图案；(e) BDYOM薄膜信息存储前(I)后(II)的局域I-V特性曲线。
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