信息时代对电子器件的持续微型化的要求需要不断开发具有更高存储密度、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特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及制备高质量薄膜成为近年来研究的热点之一。

化学所有机固体院重点实验室宋延林研究员与瑞士苏黎世理工学院的F. Diederich教授、中科院物理所高鸿钧研究员等合作，在利用具有推拉电子基团的分子晶态薄膜进行超高密度信息存储研究方面取得了新的进展。

他们在以往的工作基础上，设计合成了具有强电子给体和电子受体、物理化学性质稳定的有机分子1,1,2-tricyano-2-[(4-dimethyl-aminophenyl)ethynyl]ethene (TDMEE)。采用真空沉积的方法，成功地制备出给体-受体反平行规整排列的晶态薄膜并系统研究了TDMEE的薄膜生长特性。通过在STM针尖和HOPG衬底之间施加电压脉冲的方法，在TDMEE薄膜上实现纳米尺寸信息点的写入，信息点的平均直径达2.1纳米,对应信息存储密度>10¹³bits/cm²。该结果具有良好的重复性和稳定性。进一步的实验和理论研究结果表明，信息点的产生来源于外电压诱导的分子间电荷转移导致的导电性的改变，薄膜中分子有序的给体-受体反平行排列，有利于这种电荷转移。这一研究结果为在真空条件下制备的分子电子器件的材料设计和结构控制提供了新的思路和途径。

相关研究结果发表在近期的《先进材料》(Adv. Mater. 2005, 17, 2170－2173)上。

A) TDMEE薄膜的TEM图像及选区电子衍射;B)分子在晶态薄膜中的排列方式

A) 通过STM针尖在TDMEE薄膜表面施加电压脉冲形成的由五个信息点组成的字母“v”，信息点平均直径2.1 nm; B) 薄膜信息存储前后的局域I-V特性曲线 I）未记录区  II）记录区

TDMEE 粉末及施加电压前后薄膜的红外谱图

杂化HF/DFT 理论(Hybrid Hartree-Fock/density-functional-theory )计算的
TDMEE 分子最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）

                                                                                                                           有机固体院重点实验室

                                                                                                                                 2005年9月29日