最近，中國(guó)科學(xué)院物理所高鴻鈞研究組時(shí)東霞、季威等人在納米量子結(jié)構(gòu)可控性的實(shí)驗(yàn)和理論研究中取得新進(jìn)展。他們?cè)趯?duì)功能納米分子體系進(jìn)行的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，從理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步研究了烷烴側(cè)鏈對(duì)芳香烴衍生物在貴金屬表面的生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)特性。研究表明，通過改變無(wú)功能特性的烷烴側(cè)鏈可對(duì)整個(gè)分子納米體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，這拓展了人們對(duì)有機(jī)功能分子納米體系的控制能力，發(fā)展了有機(jī)功能分子在固體表面生長(zhǎng)的相關(guān)理論與方法。結(jié)果發(fā)表在美國(guó)《物理評(píng)論快報(bào)》(Phys. Rev. Lett. 96, 226101 (2006))上。 在納米尺度對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其特性實(shí)行有效控制，是納米器件研究中最重要的基礎(chǔ)問題之一。其中包括：如何認(rèn)識(shí)、理解納米結(jié)構(gòu)單元，利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可控制備人工納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)筑實(shí)用型的納米器件。功能分子納米結(jié)構(gòu)由于其分子結(jié)構(gòu)與特性的可控性，在納米器件與量子調(diào)控中顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛在的應(yīng)用前景，引起人們的極大關(guān)注，也具有強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)性。 中科院物理所高鴻鈞研究組對(duì)功能納米分子體系及其在單晶表面上的組裝、相互作用機(jī)制和生長(zhǎng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。最近，該研究組時(shí)東霞、季威等人從理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步研究了烷烴側(cè)鏈對(duì)芳香烴衍生物在貴金屬表面的生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)特性。他們提出了采用不具有功能特性的烷烴鏈修飾分子，通過調(diào)節(jié)烷烴鏈的長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)各功能單元(分子)間的距離和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而能夠?qū)φ麄€(gè)體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控的觀點(diǎn)。他們采用了MBE、LEED和STM等手段，對(duì)不同N,N’-二烷基取代的喹吖啶二酮(Quinacridone, QA)衍生物的成膜特性進(jìn)行了研究，取代基團(tuán)烷烴鏈中分別包括4 (QA4C)和16 (QA16C)個(gè)碳原子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩種僅有取代側(cè)鏈長(zhǎng)度不同的分子卻有兩種截然不同的薄膜結(jié)構(gòu)。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)：分子功能單元(分子骨架)的取向取決于酮基中O原子與基底Ag的相互作用；當(dāng)烷烴側(cè)鏈中C原子數(shù)小于8時(shí)，烷烴鏈成不同角度傾斜于基底表面，從而抑制了鏈－鏈以及鏈－分子骨架之間的相互作用，使O-Ag相互作用成為決定結(jié)構(gòu)的主要作用；當(dāng)C原子數(shù)大于或等于8時(shí)，烷烴鏈幾乎平行于基底表面，使鏈－鏈以及鏈－分子骨架之間的相互作用顯著增強(qiáng)，這種相互作用超越了O-Ag相互作用而成為主要作用，從而決定了分子間的距離和分子結(jié)構(gòu)。理論計(jì)算的結(jié)果又進(jìn)一步地被STM實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。 該工作與德國(guó)的H. Fuchs和英國(guó)的W. Hofer等人進(jìn)行了合作，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家科技部和中國(guó)科學(xué)院的資助。