1、分子電子學由于其在納米功能材料領(lǐng)域的潛在應用價值一直備受科研人員關(guān)注，主要研究內(nèi)容為利用單分子及分子團簇，如單壁或多壁的碳納米管、有機小分子以及高分子等來構(gòu)造各種功能性的電子器件，并且研究這些分子電子器件的電特性或光特性。近年來，隨著實驗技術(shù)和理論方法的進步和發(fā)展，使得人們設(shè)計，測量并計算具有不同功能的分子電子的器件成為可能。這些基于單分子的電子器件具有獨特的物理性質(zhì)，包括負微分電阻效應，分子整流現(xiàn)象，開關(guān)效應，存儲器和二極管等等。其中

2、，由于分子開關(guān)具有存儲信息和傳遞信息的特質(zhì)，對于分子開關(guān)的研究成為了前沿課題。根據(jù)觸發(fā)因素的不同，分子開關(guān)可以分為兩類:電開關(guān)和光開關(guān)。前者在電場或者電流脈沖等外部觸發(fā)因素下實現(xiàn)開態(tài)和關(guān)態(tài)的轉(zhuǎn)化，而后者則是在光的觸發(fā)下實現(xiàn)電流開/關(guān)狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)化。由于光的反應時間短而且容易獲得，光是非常理想的外部觸發(fā)因素，因此光開關(guān)引起了科學家們的廣泛關(guān)注。
　　本文，我們利用密度泛函理論與非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的辦法，系統(tǒng)地研究了旋轉(zhuǎn)分子馬達和二

3、芳基乙烯分子的電子輸運性質(zhì)，探討其作為分子光開關(guān)的可能性。研究內(nèi)容和主要結(jié)論有:
　　1.光驅(qū)動旋轉(zhuǎn)分子馬達光分子開關(guān)
　　Feringa第二代光驅(qū)動分子馬達在360°旋轉(zhuǎn)過程中，兩種異構(gòu)體分別為anti-folded和syn-folded，計算發(fā)現(xiàn)，通過順勢異構(gòu)體的電流總是大于通過反式異構(gòu)體的電流，這意味著在一個旋轉(zhuǎn)周期中，分子的導電性改變了四次。這種光引起的周期性電導改變特質(zhì)使得分子馬達具有光分子開關(guān)潛質(zhì)。
　　兩

4、種異構(gòu)體的不同的輸運特性主要是由于分子的有效共軛長度。順勢異構(gòu)體費米能級附近的透射峰來源于HOMO軌道，順勢異構(gòu)體的HOMO軌道相對于反式異構(gòu)體來說更加離域。而且反式異構(gòu)體的透射峰距離費米能級較遠，因此相對于順勢異構(gòu)體，反式異構(gòu)體的導電性較差。
　　2.二芳基乙烯光分子開關(guān)
　　實驗上發(fā)現(xiàn)了二芳基乙烯分子吸收可見光可以實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)變。通過我們的計算模擬發(fā)現(xiàn)，通過閉環(huán)化合物的電流遠遠大于通過開環(huán)化合物的電流。電流比高達2700，