新闻网讯（通讯员张一飞）7月29日，《自然•通讯》 (Nature Communications)在线发表了物理科学与技术学院教授、高等研究院兼职研究员丰敏课题组的最新研究成果。
论文题为“Realizing nearly-free-electron like conduction band in a molecular film through mediating intermolecular van der Waals interactions”（《通过调制分子间范德华相互作用在有机分子单层实现近自由电子能带》），该研究工作第一单位为武汉大学，物理科学与技术学院2016级博士生崔兴霞、2016级硕士生韩鼎、博士后郭宏礼为共同第一作者，中国人民大学季威教授、美国匹兹堡大学Hrovje Petek教授、丰敏教授为共同通讯作者。
该研究半导体有机分子在各类电子和光电子器件中有着广泛的应用，由于分子-分子之间相互构型主要是由弱的范德华相互作用决定，因此电子在半导体有机分子晶体中的传输一直受到迁移率极低的限制。丰敏课题组利用基底模版调制分子-基底和分子-分子间相互作用，首次在有机半导体分子晶体单层中实现类似金属的近自由电子导带，研究表明，当有机分子能按照一定的构型排列起来，即便分子之间仍然是范德华相互作用，也能产生类似由共价键或金属键这类强相互作用产生的近自由电子能带，使电子在分子间的迁移率预测有两个数量级的提高。
在实验工作中，课题组利用扫描隧道显微镜，直接在实空间描绘出了自组装在黑磷晶体表面的C60有机半导体分子单层的导带电子几率密度的空间分布图(图1a，b)。这一图像不同于以前工作中观察到的导带电子几率分布局域在C60分子上的现象，表现出了电子几率密度在空间连续分布的特征。结合密度泛函理论计算，发现C60 分子在黑磷表面的自组装通过调制分子-基底和分子-分子间范德华相互作用，构造了电子能够在分子之间自由移动的近自由电子通道(图1c)。通过调制弱相互作用可以在半导体分子晶体中产生类似金属的近自由电子通道，突破了对传统有机分子半导体电子结构和性能调制的认识，为设计和实现具有高迁移率的有机导体光电器件提供了新的途径和基础理论指导。
（图1a和b C60 单分子层实空间的形貌图和导带电子几率密度空间分布图；图1c 密度泛函理论计算出的在空间连续分布的导带电子几率密度分布）
原文链接：https://rdcu.be/bMft4
（供图：张一飞，编辑：邢知博）
