研究进展
近期,我们和兰州大学化学化工学院刘子桐教授团队合作,制备了首个单分子尺度的超分子晶体管。在潜在的单分子和超分子晶体管材料中,单分子尺度的π-π堆积超分子材料具有构型依赖的量子干涉效应,这一特性为通过精确控制超分子构型,从而实现基于相消量子干涉效应超分子晶体管的制备提供了可能。我们利用电化学门控-扫描隧穿裂结技术构建了基于噻吩-苯共聚寡聚物(TPCOs)超分子沟道的单分子电化学晶体管,并通过原位调控具有超分子堆积构型依赖的量子干涉效应,成功实现了开关比大于1000、源-漏极关态漏电流低至30 pA,且沟道长度小于2 nm的超分子晶体管。相关论文发表在Journal of the American Chemical Society上(J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 39, 21679–21686)。
投稿心得
我们的文章在8月8日提交至JACS,8月23日收到审稿意见,9月5日返回,9月14日接收,这个时间看起来并不算长,但是实际上我们完成整体实验、反复修改后成稿并第一次投稿已经是2022年10月10日的事,过程中经历了许多次的挫折,我们也反复重新思考课题,补充数据,修改论文,最终才得以发表在JACS。
作为2023届毕业生,这个超分子电化学晶体管的工作是我研一刚入学时就着手参与的课题,又正好在我刚毕业不久时接收,可以说贯穿了我整个研究生阶段,我在这个课题中学到了非常多的东西,因此我对这项工作的投稿心得也算是我对整个研究生时期的一些感悟。
1.建立良好的学术习惯
在实验部分,我认为最重要的步骤是实验前的计划和实验中的记录。在规划实验时首先要预留准备实验材料的时间,例如包封针尖和自组装金片要在实验前几天就开始准备,以免到预约的机时后浪费实验时间。另外是计划好接下来要做的一系列实验和需要的数据类型,理解这部分数据在整个课题中的作用,这样更有利于实验的开展。而实验报告的记录更是重中之重,例如这项课题开展了3年多,包含12个分子,因此时间跨度和数据量都很大,这就需要每一次实验都有对实验参数和处理参数的完备记录,使其具备可追溯性和可重现性,在后续研究和论文写作中才能快速找到需要的数据及其来源。除此之外,对自己研究领域前沿进展的关注也不可或缺,当有与自己课题比较类似的工作发表后,能够及时地了解到,并仔细阅读思考这与自己开展工作的差别,从而对自己的研究查漏补缺,这也是提高课题质量的重要因素。
2.勇于接受失败,保持良好的心态
在研究过程中,实验反复失败没有进展、对课题的设想被证实无法实现、仪器出现问题进度受阻,都是很常见的问题,在遇到这些情况时,就需要提高自己的抗压能力,接受一时的失败并从中吸取教训或寻找解决办法,才能继续推进课题。这项工作的数据最初主要都是在实验室的元老级仪器EC-STMBJ2.0上收集的,但从2021年底开始这台仪器逐渐出现各种各样的问题,在2022年终于寿终正寝了,缺少合适的仪器也就给课题带来了困难。在此期间,晓慧师姐便带我重建了EC-STM-Pi,并反复调试EC-STM3.0,尽管要驯服和熟悉两台新仪器花费了许多时间,但这使我学习到了很多仪器上的知识,对实验原理和过程也有了更深的理解。
3.课题组成员和合作者的通力合作
这项工作的顺利进行离不开课题组成员们的通力合作,洪老师、白老师规划了整个课题,此外白老师还与晓慧师姐和我完成了主要的实验及文章撰写,周彧师兄的理论计算和知雨师姐编写的数据处理程序使课题能够完整,文慧、佳怡、雨璇、雨清几位师妹在很短的时间内高效地帮忙完成了实验数据的补充,而π-lab提供的平台和资源更是课题的基础。除了课题组成员,兰州大学刘子桐老师课题组在合成上提供了及时、有力的帮助和科学问题的深入讨论,保障了课题的顺利开展。在课题组三年,我一直感叹于π-lab的多元性和小伙伴们各自的身怀绝技,在这样每个人都有自己擅长技能的团队中学习和生活,是非常难得和难忘的经历。
最后,感谢π-lab所提供的优秀的科研平台,感谢洪老师的悉心指导,感谢π-lab各位小伙伴创造的积极活泼又严谨认真的实验室氛围。衷心祝π-lab未来发展越来越好,也相信我一定还有机会和各位老师和小伙伴再次相逢~
相关论文:
[1] Li, X., Zheng, Y., Zhou, Y., Zhu, Z., Wu, J., Ge, W., Zhang, Y., Ye, Y., Chen, L., Shi, J. and Liu, J., 2023. Supramolecular Transistors with Quantum Interference Effect. Journal of the American Chemical Society 2023, 145, 39, 21679–21686.
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c08615
学院报道:
https://chem.xmu.edu.cn/info/1445/23094.htm

撰稿人:郑琰
2023级级硕士毕业生
主要研究方向:
单分子电化学

校稿人:李晓慧
2023级出站博后
主要研究方向:
超分子电子学和单分子传感

校稿人:周彧
厦门大学&嘉庚创新实验室博后
主要研究方向:
计算化学
编辑:苑子恒 刘玉研