納米器件的研究是納米科學(xué)的核心之一，由于其在納米電子學(xué)、納米生物學(xué)以及光電器件中的潛在應(yīng)用，近年來(lái)受到全世界的廣泛關(guān)注并得以迅速發(fā)展。納米器件的構(gòu)筑方法主要有兩種，以掃描探針顯微鏡 (SPM)系統(tǒng)構(gòu)筑“模型器件”和以納米間隙電極對(duì)構(gòu)筑“實(shí)際器件”。運(yùn)用納米間隙電極對(duì)構(gòu)筑器件的時(shí)候，要求納米材料具有較好的剛性(如納米碳管)，能夠?qū)⒓{米間隙電極對(duì)連接起來(lái)，而不是在兩電極間團(tuán)聚成一個(gè)線團(tuán)的結(jié)構(gòu)。

    自上世紀(jì)90年代以來(lái)，共軛聚合物以其優(yōu)異的光電性能在有機(jī)光電子領(lǐng)域受到廣泛的重視。然而，共軛聚合物在納米器件中的研究則鮮有報(bào)道，主要有兩個(gè)原因：一是大多數(shù)共軛聚合物的分子缺乏足夠的剛性，很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致其難以“站立”在基板上以SPM構(gòu)筑 “模型器件”，或以納米間隙電極對(duì)構(gòu)筑實(shí)際的器件；二是大多數(shù)共軛聚合物分子缺乏特異的功能性端基，導(dǎo)致聚合物分子缺乏與基板或電極結(jié)合的能力，使分子與電極的結(jié)合不穩(wěn)。然而，對(duì)共軛聚合物納米器件的研究，不僅可以將共軛聚合物拓展到納米電子學(xué)領(lǐng)域，同時(shí)也為我們?cè)诩{米尺度/分子尺度上研究共軛聚合物，提供一個(gè)有益的手段。

    在中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡文平研究員、劉云圻研究員、朱道本院士與日本電話電訊株式會(huì)社合作，合成了一種既具有一定剛性，又帶有自組裝端基的聚苯乙炔類分子。他們采用電化學(xué)沉積技術(shù)制備了納米間隙的金電極對(duì)，結(jié)合電場(chǎng)誘俘和稀溶液自組裝技術(shù)，成功地制備了共軛聚合物的納米器件。其研究結(jié)果表明，這種聚合物納米器件具有良好的光電響應(yīng)行為，其對(duì)光的響應(yīng)速度達(dá)400Hz，比其薄膜器件的響應(yīng)速度快得多(通常在數(shù)秒到幾十秒)，是一個(gè)納米尺度的理想光開(kāi)關(guān)。同時(shí)，該納米器件表現(xiàn)出理想的p-型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能(p-型場(chǎng)效應(yīng)晶體管廣泛應(yīng)用于集成電路，CMOS器件等)，在低溫下觀察到類似單電子的響應(yīng)行為。這一研究結(jié)果為共軛聚合物在納米電子器件中的應(yīng)用開(kāi)拓了新的思路。

    有關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在近期《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(J. Am. Chem. Soc. 2005，127, 2804-2805 )上。