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  日本大阪大學(xué)一個(gè)研究小組首次成功證明，在二維有機(jī)導(dǎo)電聚合物薄膜上存在庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象，他們還通過(guò)量子計(jì)算和電導(dǎo)率模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了相關(guān)理論依據(jù)。該研究結(jié)果或可顛覆對(duì)有機(jī)導(dǎo)體傳導(dǎo)機(jī)制的傳統(tǒng)理解，并有助于設(shè)計(jì)有機(jī)分子器件的性能。

  當(dāng)顆粒尺度達(dá)到納米級(jí)，體系電荷便“量子化”，即充電放電過(guò)程是不連續(xù)的，導(dǎo)致電子不能集體傳輸，而是一個(gè)一個(gè)單電子輸運(yùn)，這稱為庫(kù)侖阻塞效應(yīng)。

  目前，有機(jī)設(shè)備越來(lái)越多，其中如由廉價(jià)的碳基低分子合成的導(dǎo)電聚合物，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改變會(huì)具有金屬、半導(dǎo)體和絕緣體所具有的一些特性，因而可用于多種設(shè)備。但有機(jī)導(dǎo)體的導(dǎo)電性能還沒(méi)有得到充分理解，其在低溫下的非線性導(dǎo)電原理一直是個(gè)謎。

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月4日?qǐng)?bào)道，大阪大學(xué)研究人員創(chuàng)建了一層規(guī)則排列的己基噻吩（P3HT）二維超薄單分子膜，然后將這層僅約1納米厚的分子膜附著到帶隙小于1微米的金屬電極上，來(lái)測(cè)定導(dǎo)電性。在分子膜中流動(dòng)的電流顯示出了典型的庫(kù)侖阻塞特征。通過(guò)計(jì)算在分子膜中的電荷離域，研究人員從理論上證明了有機(jī)薄膜中存在庫(kù)侖阻塞，并且驗(yàn)證了在二維薄膜中導(dǎo)電部分的分布模型。

  過(guò)去認(rèn)為，庫(kù)侖阻塞效應(yīng)只在極低溫度下發(fā)生于低維度無(wú)機(jī)顆粒聚集體上，而新研究表明，在室溫下有機(jī)導(dǎo)體也會(huì)發(fā)生庫(kù)侖阻塞效應(yīng)。

  該研究結(jié)果刊登在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上。