在分子电子学领域，许多有机分子器件的材料制备都是通过表面自组装过程来实现的。除了分子与分子间相互作用，衬底的电子结构和性质是影响分子自组装行为的另一主要因素。当衬底的厚度减小到可以与其费米波长相比拟时，量子尺寸效应会显现出来，将会对分子自组装过程产生重要的影响。有时这个作用甚至是决定性的。

 

去年，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室表面物理实验室马旭村的研究组与清华大学物理系薛其坤、贾金锋和陈曦合作，发现氧气吸附在厚度不同的Pb薄膜表面时，量子效应会导致薄膜表面化学反应活性随厚度变化发生振荡现象(PNAS 104，9204-9208，2007)。在此基础上，他们进一步开展了磁性有机分子CoPc的吸附行为研究，观察到吸附过程对Pb薄膜的厚度存在着强烈的选择性。根据这个现象，他们完全排除了扩散等动力学过程对吸附行为的影响，证明这完全是量子尺寸效应的结果。

 

该工作是利用量子效应调制薄膜表面反应活性研究的又一进展。该研究对于设计磁性分子的表面吸附结构、理解磁性分子与衬底的耦合作用，以及利用量子尺寸效应调控分子自组装薄膜的磁性具有重要意义。相关研究成果刊登在2008年6月25日的《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上（JACS 130，7790-7791，2008）。

 

此项工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部973项目和中科院知识创新工程的资助。（来源：中国科学院物理研究所）