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  2019年9月2日，國際著名學術期刊《自然·化學》（Nature Chemistry）在線發(fā)表了同濟大學許維教授課題組與瑞士Empa研究所Roman Fasel教授課題組等關于聚乙炔鏈在表面原子級精準制備、表征及電子學性質測量方面取得的重要進展。題目為“On-surface synthesis and characterization of individual polyacetylene chains”。

  聚乙炔是由sp²雜化的碳原子形成的一維鏈狀結構，是最早被研究的一類導電高分子聚合物，它具有相對簡單的化學結構，根據(jù)碳原子不同的排列，有順式和反式兩種基本構型。由于其簡單的化學結構以及豐富的電子學性質，聚乙炔成為研究一維導電聚合物電荷傳輸性質的理想體系。白川英樹、艾倫·黑格和艾倫·麥克迪爾米德三位科學家通過對聚乙炔的研究，因“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展導電聚合物”獲得了2000年的諾貝爾化學獎。此外，基于對聚乙炔的研究而發(fā)展起來的SSH 模型在解釋一維材料的電子學以及拓撲學性質等方面也起著十分重要的作用。然而，到目前為止，對于聚乙炔本征電子學特性的深入理解仍然受限于材料的原子級精準制備和表征。

  許維教授課題組與Roman Fasel教授課題組利用表面化學方法，以乙炔為前驅體分子，在超高真空環(huán)境下在銅（110）表面制備出順式和反式單根聚乙炔鏈，通過掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）高分辨成像手段對其化學結構進行了原子尺度精細表征，并通過掃描隧道譜（dI/dV）、角分辨光電子能譜（ARPES）譜學方法結合理論計算對吸附在銅表面及氧化銅表面的反式聚乙炔鏈的電子學性質進行了研究。實驗表明，由于聚乙炔與銅襯底間較強的相互作用，聚乙炔被摻雜了電子并展現(xiàn)出金屬性。此外，通過在銅表面和聚乙炔界面處形成單層氧化銅，有效地隔斷了兩者之間的相互作用，使吸附在氧化銅層上的聚乙炔展現(xiàn)出本征的半導體性（~ 2.4 eV的能量帶隙）。該研究為進一步實空間探索聚乙炔的本征物理特性如孤子態(tài)提供了可能。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-019-0316-8