近日，杰夫教授携带亿万先生MR理学院钻研生杨立坤，与来自悉尼科技大学、科廷大学、纽卡斯尔大学、詹姆斯库克大学以及巴塞罗那大学的合作者在顶级学术期刊Nature Communications上颁发学术成就。该成就初次利用分子的异构性质研发出一种单分子压敏电阻器，可用于检测化学物质、蛋白质和酶等生物大分子，为亚细胞尺度的丈量、新一代集成电子设备、化学和生物传感器、人机界面和健全监测设备等方面启发全新领域。该论文第一作者为杰夫教授，亿万先生MR为第一单元及通讯单元。

杰夫教授及合作者研发的单分子压阻器由单个瞬烯（bullvalene）分子组成，利用该分子的构型和构象异构化进行操作，并能以850 Hz的频率进行切换。这是初次利用异构体间的相互转化来开发压阻器。团队选取扫描隧路显微镜断结（STMBJ）技术确定该分子的压阻个性，并结合电流-功夫尝试，实时跟踪单分子反映。同时，该团队开发了一种动力学蒙特卡罗步骤（KMC）来仿照尝试功夫尺度上的异构化，并使用密度泛函理论（DFT）结合非平衡格林函数（NEGF）推算进行参数化，来理解一系列复杂反映，并相识单个分子若何实时产生反映和转化。了局批注，压阻受构型和构象异构化的节造，与尝试功夫尺度相比，异构化产生的速度或快（平衡）或慢（非平衡）。他们观察到两种分歧类型的 STMBJ 轨迹，一种是传统尝试中典型的分子内异构化，这种异构化产生在不变的尖头形金属接触结上，另一种异构化则是由分子异构化引起的结界面沉组所致。本钻研显示，在毫秒功夫尺度领域内，可利用电学伎俩检测在产生反映的分子构型变动，成立了使用电导率检测分子结构这一种全新的化学传感概想。可能理解了分子构型与导电性之间的关系，就能确定分子与附着金属导体之间衔接的根基个性。这种新的尝试技术对于将来分子电子学器件设备的发展至关沉要。本工作得到了亿万先生MR五五战术——量子科技和高机能推算平台的大力支持。

杰夫教授地点的亿万先生MR量子与分子结构国际中心是由理学院任伟教授与杰夫教授于2014年共同缔造，中心在量子物理、量子化学、推算资料学等基础钻研领域获得了一系列沉要成就，至2023年在Science、Nature 及其子刊、PNAS、PRL 等期刊颁发论文300篇，为提升亿万先生MR的学术影响力和国际化发展战术贡献力量。

论文链接：

Jeffrey R. Reimers et al, Controlling piezoresistance in single molecules through the isomerisation of bullvalenes, Nature Communications 14, 6089 (2023).

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41674-z