長(zhǎng)春應(yīng)化所在納米尺度電子反常輸運(yùn)研究上獲重要進(jìn)展
????微電子技術(shù)依然是當(dāng)今世界信息科學(xué)的主要支撐和核心技術(shù)，電子輸運(yùn)行為與機(jī)制是其發(fā)展的基石。但集成電路發(fā)展到今天，受摩爾定律的嚴(yán)重制約，傳統(tǒng)電子學(xué)器件微縮可能即將面臨終結(jié)，新原理、新結(jié)構(gòu)或新材料的電子學(xué)器件必將登上后摩爾時(shí)代的歷史舞臺(tái)。分子/納米電子學(xué)由此應(yīng)運(yùn)而生；但其工作原理主要基于經(jīng)典的電子隧穿理論,其有效電子傳輸距離短（~2-4nm）、極易發(fā)生器件短路, 因此短期內(nèi)存在發(fā)展瓶頸。由于量子力學(xué)機(jī)制的存在，納米級(jí)材料和器件中電子的形態(tài)及輸運(yùn)行為常表現(xiàn)出非同尋常的特征；但由于理論的缺乏及實(shí)驗(yàn)難度,人們迄今對(duì)其電子傳輸行為知之甚少,阻礙了納米電子學(xué)的應(yīng)用發(fā)展。近期發(fā)展起來(lái)的等離激元學(xué), 是一門(mén)新興前沿交叉學(xué)科；它能通過(guò)表面等離子體的激發(fā)將光轉(zhuǎn)化為可傳播的電信號(hào),并能跨越鴻溝、在（亞）納米尺度上有效地將光子學(xué)與電子學(xué)融為一體，有望為未來(lái)電子學(xué)的發(fā)展和信息技術(shù)提供新的思路和革命性的解決方案。
????近期，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所金永東研究團(tuán)隊(duì)在等離激元納米電子學(xué)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們通過(guò)將幾納米厚的SiO2殼絕緣的Au納米粒子組裝成二維自支撐納米膜，并將其橫跨在上百微米間距的電極之間構(gòu)成納米電子學(xué)器件，觀察到了一種非同尋常的二維平面電子傳輸行為（iScience,2018,8,213.）。最近，他們?cè)诖嘶A(chǔ)上，設(shè)計(jì)構(gòu)建了基于單層至三層的Au@SiO2納米薄膜的疊層三明治型金屬結(jié)，通過(guò)一系列嚴(yán)格對(duì)比實(shí)驗(yàn)、進(jìn)一步深入揭示了等離激元介導(dǎo)的長(zhǎng)程電子隧穿行為與機(jī)制。其電子隧穿距離長(zhǎng)達(dá)29nm，是傳統(tǒng)電子隧穿理論（通常小于2nm）無(wú)法比擬的（~1076倍的隧穿幾率增強(qiáng)），顛覆了我們對(duì)傳統(tǒng)電子隧穿行為的認(rèn)知。這一發(fā)現(xiàn)有望改變我們對(duì)納米尺度電子傳輸行為機(jī)制的認(rèn)知和重新理解，并有望推動(dòng)新型等離激元納米電路的構(gòu)建與器件發(fā)展。相關(guān)原創(chuàng)成果以Unprecedented efficient electron transport across Au nanoparticles with up to 25-nm insulating SiO2-shells為題發(fā)表在Sci. Rep.上（C. P. Li, C. Xu, D. Cahen, Y. D. Jin*, Sci. Rep., 2019, 9: 18336. DOI: 10.1038/s41598-019-54835-2.）
????上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目以及中科院項(xiàng)目的支持。
(電分析化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)
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圖：二維Au@SiO2納米薄膜平面隧穿結(jié)的制備流程及plasmonic電子隧穿機(jī)制示意圖
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