中国科学院院士评出路明杯2005年中国十大科技进展新闻

6 我国科学家成功实现首次单分子自旋态控制 中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室的科研人员，将单分子化学与单个原子和分子的磁性研究结合起来，利用单分子选键化学首次实现了磁性离子自旋态控制。这是世界上首次利用局域的化学反应来改变和控制分子的物理性质，为单分子功能器件的制备提供了一个极为重要的新方法，揭示了单分子科学研究的新的广阔前景。通过这一方法对单分子实现了精确的“手术”操纵，调控单个分子的空间结构和电子结构，由此改变中心钴离子的自旋态，成功实现了对钴酞菁分子磁性的控制。     

中国科大制成新型单分子整流器

日前，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室在富勒烯单分子研究中又获重要进展。他们成功将富勒烯单分子中的一个碳原子用氮原子取代，并利用单电子隧穿效应，成功研制成仅由一个分子组成的新型单分子整流器。该分子器件有着和传统单分子整流器不同的工作原理，在重复性和可控性方面有着明显的优势。这是他们继用单分子操纵手段实现由两个富勒烯分子构成负微分电导二极管后，所取得的又一重要研究进展。     

有机共轭小分子晶体薄膜中存在半导体本征光生自由载流子的实验证明 ——记中国科学院物理研究所软物质科学实验室 翁羽翔课题组

分子间相互作用的间距对物质性质及功能的影响至关重要.自然界光合生物仅仅用少数的几类色素分子便实现了光的捕获、能量传递和电荷分离的过程,最终演化出一个丰富多彩的生命世界.对光合反应系统的结构和功能的深入研究揭示,光合系统只是通过调控色素分子间的聚集方式和相互作用的距离,就能够让相同的色素分子承担不同的角色.物理学家通过实现硅原子间的共价成键作用,制备了半导体三维晶体材料,在原子轨道分裂能级的基础上实现了能级连续的导带和价带,并形成了光学跃迁的能隙.进一步引入P-N结电场,实现集太阳光捕获、电荷分离及电流输出的无机类半导体光伏电池.     

问题与解答

为什么改变压强可以改变物质的沸点？ ——江西省广丰县广丰中学 杨红东 沸点是物质由液态变为气态时的温度。物质处于液态时，分子之间具有比较强的相互吸引力，而分子的动能比较小，无法摆脱引力的束缚，所以它们才能聚集在一起，使液体具有一定的体积。沸腾就是组成物质的分子获得足够能量，互相摆脱束缚，从液体表面逃离，成为一个个的气态分子。大气压强好像一只看不见的手，紧紧捂着液体的表面，不让分子轻易地跑出来。气压越高，液体沸腾受到的阻力就越大，所以就需要把它加热到更高的温度，让分子获得更多的能量才能跑出去，这样液体的沸点就升高了。气压小时，分子逃逸需要的能量少，沸点就比较低。     

用阀门过滤分子

这种能控制单个分子进出细胞的纳米阀门的问世，使得“精确治疗”成为可能。[编者按]     

今天的化学家在干什么？

在美国《化学文摘(CA)》上，对每一个已知的分子或化合物有一个登记号码，称为CA登录号。CA登录号在1900年底是55万种，1970年底是237万种，到2003年已达4500万种。这是在数量上的扩大，在质量上也有很大发展。如果说1970年前的化学是研究分子的科学，那么21世纪的化学则是研究泛分子(Pan Molecules)的科学。泛分子是泛指广义的分子，可以分为以下层次：     

《科学》杂志发表微尺度物质科学国家实验室最新成果

中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室侯建国院士、杨金龙教授和朱清时院上等科研人员，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对吸附于金属表面的钴酞菁分子进行“单分子手术”，成功实现了单分子自旋态的控制。这是世界上首次实现单个分了内部的化学反应，并利用局域的化学反应来改变和控制分子的物理性质，从而实现重要的物理效应，为单分子功能器件的制备提供了一个极为重要的新方法，揭示了单分了科学研究的新的广阔前景。9月2日出版的美国《科学》杂志发表了他们的论文，并在同期的“透视”栏目中专文对该成果进行了介绍和评价。     

化学所光催化降解污染物及机理研究取得系列成果

化学所光化学院重点实验室的研究人员通过研究发现,染料分子吸收可见光被激发后可以向半导体导带注入电子实现了电荷分离,通过半导体导带的媒介作用实现了可见光照射下染料分子和空气中氧分子的同时活化,成功地将有机染料污染物氧化降解。     

2011年度诺贝尔化学奖——晶体中的另类

晶体是美丽的,有的通体晶莹剔透,有的形状规则独特,这是因为组成晶体的分子们排列异常规则,如果能够用锋利的刀片把晶体切开,然后用足够微观的眼睛去观察,就可以看到分子们排列成一个又一个紧密相连的小格子。     

美国制造出世界第一个纳米阀门

一个美国科研小组15日报告说,他们制造出世界第一个纳米阀门。这个阀门可以控制分子的进出,科学家设想将来用它向细胞内输送单个药物分子。加州大学洛杉矶分校教授杰弗里·青克等人研制的这个纳米阀门由两部分组成。一个是人工设计的轮烷分子,是阀门的活动开关“芯”;另一部分是500纳米见方的多孔硅物质,是阀门的固定部分,其小孔尺寸内有几个纳米。轮烷是人工设计的旋轮状物质,近年来在纳米技术研究中获得广泛重视。加州大学洛杉矶分校研究人员设计的这种开关轮烷,包括一个哑铃状的长链和一个能在“哑铃”两头之间来回直线移动的分子环,分子…     

分子剪刀

日本科学家创造出了可能是世界上最小的剪刀——分子剪刀，剪刀的启合通过光来控制。研究者表示，这种高科技剪刀可用于帮助操纵身体内的基因、蛋白质和分子等。     

与分子概念有关的几个问题

介绍了与分子概念有关的几个问题，提出原来的分 子定义已不适用，建议将分子定义为一个由若干原子核和若干电子所组成，受量子力 学规律的约束，有一定的稳定性的体系。     

分子导线电刷技术推动体内生物燃料电池研发

近期出版的《化学通讯》杂志刊文称,美国佐治亚大学的研究人员成功开发出引导电荷的分子导线电刷技术,从而迈出了开发体内微型生物燃料电池的第一步。体内生物燃料电池可以为心脏起搏器、人工耳蜗和假肢等人体植入装置供电。《化学科学》杂志称"这是纳米技术的一个重大突破"。     

非导体

不传电的物体,叫做非导体,也叫绝缘体或电介质。盐类晶体、油、空气、玻璃、瓷、橡胶、琥珀等等都是非导体。非导体是由分子构成的,在这种分子中,有等量的正电荷和负电荷。有些非导体是由离子构成的,但这些离子不能自由地在非导体中移动。在电力的作用下,电介质中的电荷只能够稍微改变自己的位置或取向。原来在非导体中,成对结合着的异号电荷(有极分子)的取向是无规则的。虽然拿一个分子来看,它一端带正电,一端带负电(整个分子仍然是中性的);但就因为这些分子的电荷取向不规则,所以不论拿整个或是部分非     

PM3量化参数对脂肪醇的-lgSw、lgKow的QSPR研究

利用C-O键上碳原子电荷QC和分子所含碳原子个数N作为醇分子结构描述符，对其溶解度及辛醇／水分配系数(Kow)进行了QSPR研究．QC的计算采用G98W程序包中的PM3方法，容易获取，它表征了醇分子同分异构体之间的结构差异．多元回归分析结果表明醇分子的-lgSw、lgKow都随分子所含碳原子数N的增加而增加，随着C-O键上碳原子电荷Qc的增大而减小，复相关系数均在0．99以上．PM3方法计算的量化参数Qc用于与脂肪醇的水溶解性关联优于分子连接性指数。     

神奇的碳纳米管

1991年夏天．“巴基球热”曾一度席卷整个化学界。自首次发现这种足球形的60个原子的碳分子以来已有6年时间了，世界各地的化学工作者都檀想熟番这种碳时新的存在形式，它毕竟是科学上已知的，工业上很有用的两种材料——石墨和金刚石的第三个“同胞”。筑渡日本电气公司研究所碳科学专家饭岛须澄男则产生了另外的念头，他急切想知道在海德堡和亚利桑那研究人员创导的“巴基球”合成中是否有其他形式的碳分子生成。巴基球的合成过程就是在充满氦气的密封室中通过两个石墨电极放电。电极被加热气化，即有烟炱物质跗着在容器壁上，含有渴求的C40。分子的沉积物。     

数字信号存储在单个分子中

近日,美国的科学家已经证实,可以将一条超过1000比特的信息存储在一个单个分子中。美国俄克拉荷马大学的宾·凡格和他的同事发现,在一个独立的液晶分子中19个氢原子能存储最少1024比特的信息。数据是存储在质子的磁距中的,它是利用核子的旋转来进行分子信息的处理。     

单分子器件基础研究取得新进展

中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队继利用分子手术实现对单分子磁性控制后,再次成功地通过分子手术技术,将三聚氰胺分子从一种普通的化工原料转变为既有整流效应又有机械开关效应的新型功能人造分子,首次演示了在单分子器件上的双功能集成,为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一研究成果发表在近期出版的PVAS上。     

关于分子器件的研究

分子电子学和分子器件的研究是当前最活跃的前沿科学之一，在最近的二十几年中取得了令人瞩目的成就，本文对这一学科的发展给予了简要的评析和展望。     

前景广阔的分子计算机

科学家从细胞生物学的研究中得到启示，每一种生命体都经过了上亿万年的生存竞争和适应进化，炼就了一整套适应自然的物理化学机制，同时也极具信息处理能力。一方面生物分子是优良的信息处理材料，每一生物分子本身就是一个微型处理器，分子运动过程以可预测方式进行状态变化，其原理类似于计算机的逻辑开关。分子计算机的运行靠的是分子晶体可以吸收以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。凭借着分子纳米级的尺寸，分子计算机的体积将剧减。此外，分子计算机耗电可大大减少并能更长期地存储大量数据。目前，科学家正沿两条…