关键词： 锂离子电容器   快充   黑磷   石墨烯   改性壳聚糖   溶出效应  

摘要： 锂离子电池拥有高能量密度和寿命长等特点,其作为储能器件已经被广泛地应用于如电动汽车,航空航天及智能电网之中,然而,锂离子电池的功率密度有待提升。目前商用的石墨负极在大电流条件下的缓慢动力学限制了电动汽车的续航里程和进一步的普及。因此,发展具有高倍率充/放电性能以及优良循环稳定性负极材料显得尤为重要。黑磷（BP）是一种新兴的储能材料,拥有类似石墨烯的二维结构,并且具备优异的离子/电子导电性和高的理论储锂容量(在储存锂的过程中,其理论容量达到了2596 m Ah g-1),在未来锂离子电池/电容器的应用中有出色的前景。但BP的储能机制比较复杂,同时在充放电时伴随中间产物的“溶出效应”,此外BP基负极材料充放电时结构不稳定、界面不可控,会导致循环稳定性差。所以BP基负极材料还需要进一步优化,才能发挥其优异的电化学性能。 本研究以BP作为主要对象,对其进行复合改性并调控其测试体系,旨在提高其电化学性能。同时,运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等物相表征方法以及非原位测试技术,深入探究材料微观结构与性能之间的构效关系,以及电极材料的储锂机制。主要研究思路和内容有以下两点: （1）通过制备邻苯二酚功能化壳聚糖（GCS）代替传统粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）,利用高能球磨法制备黑磷/石墨烯复合材料制成高性能BP基复合负极（BP-G）,并揭示了粘结剂中的官能团对电化学性能改良的关键作用,它在很大程度上主导着磷负极的电化学性能。同时利用密度泛函理论（DFT）计算验证了GCS中的官能团可以通过“配位效应”吸附和锚定聚磷酸盐,从而提升其循环性能。与其他典型的粘结剂相比,GCS中的官能团（如-NH2和-OH）对聚磷酸盐具有很强的化学结合效应,显著提高了BP基在电极尺度上的结构稳定性,粘结剂中特定的极性官能团构筑了离子传输的三维网络,促进了电极中活性材料内部的锂离子运动,显著提高了BP的倍率性能,使用GCS粘结剂制备的BP-G电极在1 A g-1电流密度下,在400次循环时的放电可逆容量为997.58 m Ah g-1,比传统PVDF粘结剂高60%。本研究揭示了功能基团在粘结剂分子中的关键作用,提出了一种同时促进锂离子扩散和增强BP电极粘附能力的针对性粘结剂设计规则,极大地推动了BP电极的实用化发展。 （2）通过球磨法制备了BP纳米片-氮掺杂石墨烯（BP-NG）复合材料并测试了其储锂性能。磷-碳键的形成提高了BP纳米片的空气稳定性,均匀包覆的石墨烯不仅能够为电子和离子传输提供有效的扩散通道,而且有效缓解了BP纳米片在循环中的体积膨胀,从而增强材料的结构稳定性。氮元素的掺杂提升了整体复合材料的机械强度和导电性,使得活性物质在长时间充放电过程中保持良好的结构,BP-NG复合材料在1A g-1的电流密度下能够实现1378 m Ah g-1的高可逆容量,经过150次循环之后仍保持有1282 m Ah g-1。更突出的是,即使在5.0 A g-1的电流密度下,BP-NG负极仍表现出1240 m Ah g-1的比容量,表现出优异的倍率性能。

关键词： 光纤激光器   石墨烯   锁模   全光纤结构  

摘要： 光纤锁模激光器具有高稳定性、窄线宽、高光学效率、以及高光束质量,适用于光学通信、激光雷达、光学光谱等领域,是激光技术的重要组成部分,锁模技术的性能提升以及可控性一直是激光领域的研究热点。石墨烯作为一种性能优异的非线性材料,具有实现锁模脉冲潜力的同时,由于其优异的电光性能被广泛研究,其光学特性受化学势(费米能级)的影响,外加电场可改变石墨烯的费米能级,实现对光吸收的调控。因此,本文围绕石墨烯材料优异的电光特性,利用腐蚀光纤的倏逝波耦合效应,研究了基于石墨烯的器件在锁模光纤激光的应用以及输出性能。具体研究内容如下: (1)实验中利用液相法制备了石墨烯(Graphene)水溶液以及石墨烯/银(Graphene/Ag)纳米线溶液,通过拉曼光谱、扫描电子显微镜等设备对制备的石墨烯溶液以及石墨烯/银纳米线溶液进行表征分析。利用Comsol Multiphysics仿真软件对银纳米线与石墨烯之间的相互作用进行了模拟验证,结果显示银纳米线有良好的局域场增强效应,有利于提高石墨烯的光学吸收性能。其次,基于液相法制备完成的石墨烯薄膜,应用于设计的全光纤电容型结构的石墨烯主动锁模器件上,并测试了其对应的电光特性,结果表明所设计的锁模器件在电场作用下能有效的对信号光进行调制。 (2)搭建1550 nm光纤环形激光系统,分别测试了石墨烯(Graphene)水溶液以及石墨烯/银(Graphene/Ag)纳米线溶液在激光腔实现的被动锁模脉冲性能。结果显示,石墨烯(Graphene)以及石墨烯/银(Graphene/Ag)纳米线在激光腔中产生的锁模阈值分别为80 mW和87 mW,对应的脉冲宽度分别为29 ps和14 ps。由于银纳米线的局域场增强效应,基于石墨烯/银(Graphene/Ag)纳米线在激光腔中具有更好的锁模性能。 (3)为了实现激光器灵活可控的主动锁模,将制备的全光纤石墨烯锁模器件接入1550 nm激光系统进行测试。结果显示,该器件以较低的调制功耗实现了石墨烯光学性能的高速调控,调制信号为激光腔共振频率(12.2 MHz)及其整数倍,光纤激光器在80mW的固定泵浦功率下实现了可控重复频率的锁模脉冲,分别为12.2 MHz和24.4 MHz,对应的锁模脉宽分别为298 ps和315 ps,激光中心波长为1558 nm。同时,激光器的平均输出功率可在1.328 mW至1.130 mW范围内调控。

关键词： 石墨烯/MXene基气凝胶   3D结构   电磁波吸收   协同作用  

摘要： 随着电子设备及仪器的普遍应用,电磁干扰与电磁辐射问题日益突出。电磁波不仅对人类健康进行破坏,而且对国防军事方面也有着重大影响。然而传统的吸波材料密度较大,功能单一已不能满足当前科技发展的需求,因此亟需发展“薄、轻、宽、强、多功能化”的复合吸波材料。二维纳米材料石墨烯(GR)和MXene的出现对电磁波吸收材料的发展起到了推动作用。石墨烯和MXene具有低密度、较大的比表面积和可调节的电学性能,正在扩大气凝胶的发展,并将其应用在国防、通讯(18-26.5 GHz)等方面。 本论文拟选择石墨烯(GR)、MXene为研究对象,通过真空冷冻干燥和热处理的方法,研发出具有优异吸波、自清洁和隔热特性于一体的石墨烯/MXene基气凝胶材料。主要研究如下: (1)采用真空冷冻干燥以及管式炉热处理得到GR/MXene气凝胶。GM-700℃气凝胶在吸波层厚度为1.1 mm时,最小反射损耗值为-25.81 d B。引入Ni磁性颗粒来改善GR/MXene气凝胶的吸波性能,通过Ni的杂化量和热处理温度进行对比分析得到:Ni/GM-1.0气凝胶在吸波层厚度为1.0 mm时,最小反射损耗值为-44.24d B; (2)引入CNTs来改善GR/MXene气凝胶的结构特性。通过CNTs的杂化量和热处理温度进行对比分析得到:CNTs/GM-2.0在吸波层厚度为1.0 mm时,最小反射损耗值为-47.27 d B; (3)引入Ni、CNTs来改善GR/MXene气凝胶的损耗机制及其结构特性。通过Ni、CNTs杂化量和热处理温度进行对比分析得到:Ni/CNTs/GM-1.0气凝胶在吸波层厚度为4.3 mm时,最小反射损耗值为-57.2 d B。另外,GR/MXene基气凝胶在自清洁、隔热等方面也有着巨大的应用前景。 本论文通过真空冷冻干燥和热处理的方法,对Ni/CNTs/GR/MXene气凝胶进行了可控制备。物相、结构、电/磁、电磁参数等数据的分析阐述了电磁波在气凝胶内部的损耗,揭示了Ni/CNTs/GR/MXene气凝胶优异的吸波性能与其3D多孔结构、协同作用的多重损耗机制、多种界面极化与共振行为,以及复杂的导电网络,它们之间的紧密联系。另外,Ni/CNTs/GR/MXene气凝胶具有自清洁、隔热等性能,拓展了电磁波吸收材料多功能化的实际应用,为电磁波吸收材料在科学研究与实际应用方面提供一定的借鉴意义。

关键词： 生物炭   氧化石墨烯   扩孔   化学改性   吸附性能  

摘要： 基于废弃生物质转化所制备的生物炭材料具有可持续、成本低、比表面积大、表面性质丰富、化学稳定性高等突出优点而被广泛运用于水体环境修复。但是,大比表面积生物炭材料往往受到微孔结构（<2 nm）的限制,不利于传质作用和高吸附污染物速率与容量的展现。为了应对以上问题,有必要对生物炭微结构和表面性质进行优化（如适度扩孔等）及改性处理（如引入更高活性和高密度的吸附位点等）,以增强吸附过程中的传质作用、吸附位点的活性、密度和稳定性等。另外,将改性的生物炭基粉体吸附剂三维块体化是解决粉体难以快速回收与再利用难题的关键方法。 为此,本课题首先以氧化石墨烯（GO）作为添加剂,对KOH活化的微孔生物炭（KBC）进行适度扩孔改性处理,使平均孔径由3.0 nm增大至3.3 nm,证实了GO的引入能够诱导KBC部分微孔结构融合成石墨烯扩孔生物炭（KBCG）的介孔结构,形成分层多级孔结构。随后通过对其扩孔前后的微结构与表面性质进行了表征分析,证实了GO为生物炭引入了更多有利于吸附的sp2杂化碳（sp2-C）网格（KBCG中的sp2/sp3杂化碳比例由0.59提升至0.79）。对盐酸四环素（TCH）进行了批量吸附实验,进一步研究KBC在扩孔前后吸附TCH性能的变化规律。通过等温吸附模型和动力学模型拟合研究,计算理论最大吸附容量和解析吸附作用机制,结果表明GO的扩孔改性使得KBCG吸附TCH性能得到显著改善,从而进一步证实了扩孔作用能够促进传质,提高了吸附活性位点的可及性。通过对比分析吸附TCH前后的吸附剂的FTIR、Raman和XPS谱图变化规律,如在FTIR和XPS分析中分别发现sp2-C特征峰的被抑制和π-π*卫星峰的消失,证实了π-π堆叠作用在吸附TCH中扮演着关键角色。 本课题接下来采用浓H2SO4在不同温度下对优化的石墨烯扩孔生物炭（KBCG5）进行进一步微结构和表面性质调控,研究发现提高改性温度能够促使KBCG5的孔隙进一步扩大,而且热的浓硫酸改性还能调变生物炭表面性质（如调节碳化结构和含氧官能团结构）,最佳样品（即180℃H2SO4改性KBCG5,缩写为KBCG5@S-180）对TCH的最大理论吸附量随温度升高而显著提高（从303K的280.11 mg/g提高到323 K的353.36 mg/g）,优于改性前（即KBCG5）的吸附TCH性能。通过热力学参数与动力学模型拟合分析发现,吸附过程的反应热数值符合氢键与电子供-受体相互作用的理论键能,物理吸附与化学吸附均参与捕获TCH。此外,KBCG5@S-180还展现出对其他有机污染物的普适性,尤其是对罗丹明B（Rh B）的吸附效果最为优异。这些结果说明热的H2SO4改性能够在KBCG上引入更具吸附活性的官能团,从而除了原有的π-π堆叠强相互作用外,还产生了新的基于氢键键合和静电引力的相互作用。 进一步地,为了赋予KBCG5@S-180易于回收性,本课题还在温和的反应条件下以仿生聚多巴胺（PDA）为粘结剂将KBCG5@S-180锚定于棉织物上,得到了可方便携带和操作的生物炭基三维块体吸附剂（KBCG5@S-180/P-FB）。研究发现PDA以连续颗粒状附着于棉织物（FB）的表面,而进一步引入的KBCG5@S-180能够均匀锚定于PDA改性的FB上,吸附实验结果发现KBCG5@S-180优异的吸附性能已赋予FB基体。而且,界面PDA改性提升了KBCG5@S-180/P-FB的稳定性和可循环利用性,从而实现了可方便回收与再利用的块体吸附材料的制备。 本论文的研究工作将为生物炭基材料的扩孔、表面改性、三维块体结构化构筑提供原创性研究成果和理论体系,将促进生物炭材料在实际环境修复中的高效应用。

关键词： 电光调制器   慢光波导   容性加载行波电极   石墨烯   Epsilon-Near-Zero效应  

摘要： 在微波光子系统中,电光调制器常常作为微波信号加载到光信号的器件,同时在光信号处理环节中负责控制振幅,相位以及偏振参数。提高微波光子系统的集成度,首要工作是减少各个器件的尺寸。调制器的调制效率提高,对于微波光子集成具有重要意义。因此本文对硅基电光调制器关键技术研究,其主要研究内容是提高调制器的调制效率,减小调制器的尺寸,具体研究结果如下: 1.设计了一种高调制效率的马赫曾德尔（MZ）调制器。基于绝缘体上铌酸锂（LNOI）平台,在硅上二氧化硅衬底上设计了全刻蚀薄膜铌酸锂光栅波导。通过设计MZ调制器的两个光学臂为级联布拉格光栅波导结构,实现了比传统直波导高3倍的光学群折射率:6.32。在保证光学带宽和慢光带宽都大于6 nm时,光学插入损耗仅有1.88 d B。使用Au材料设计高速行波电极,利用Au超高电导率与电极间距控制,实现了1.15 V·cm半波电压长度积和105 GHz的3 d B电光带宽。同时,创新性引入氧化铟锡（ITO）材料的周期性容性加载行波电极,利用ITO的近红外波段透明性和高电导率特性,通过仔细设计与优化容性加载行波电极的物理参数,实现了比传统ITO行波电极更低的微波损耗和更高的微波群折射率。最终,利用ITO电极获得了79 GHz调制带宽和0.54 V·cm的超低半波电压长度积,同时调制区域的长度仅有285μm。 2.设计了一种大调制深度的幅度调制器。在此工作中创新性引入了ITO-Hf O2-graphene薄膜叠层结构。通过将薄膜叠层内嵌在硅中,实现了单个硅波导的TE/TM模式独立调制。利用ITO薄膜的Epsilon-Near-Zero（ENZ）效应,获得了不低于2.5d B/μm的超高调制深度,同时模式间的串扰和插入损耗分别不高于0.02 d B/μm与0.054 d B/μm。此外,还分析了调制器的工作带宽,证明在近红外波段（1.35μm-1.6μm）调制深度不低于2.3 d B/μm,插入损耗和模式串扰小于0.06 d B/μm。结合薄膜叠层的调制带宽分析,得到了在10μm长的调制区域中,1550 nm波长下,能够实现25 d B的消光比以及TE与TM模式的2.78 GHz、2.23 GHz工作带宽。调制器在能量消耗方面也仅需61 fj/bit。

关键词： SiC   石墨烯   断裂韧性   增韧机理   力学性能  

摘要： SiC陶瓷材料具有高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性以及耐磨损性,被广泛应用于航空航天、核能等高科技领域,然而其较低的韧性导致应用范围受限。石墨烯是目前已知最薄且最坚硬的二维材料,具有良好的力学、光学、电学和热学性能,是一种优异的增韧材料。论文选择石墨烯作为增韧材料,采用无压固相烧结法制备石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,通过SEM、EDS、XRD、Raman、体积密度、抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等测试手段,探究石墨烯添加量对复合SiC陶瓷的体积密度、物相组成、力学性能、增韧机制等影响规律。石墨烯和β-SiC二者协同作用增韧石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,制备出高性能的复合陶瓷。添加1 wt.%-3 wt.%的石墨烯制备石墨烯SiC陶瓷,物相组成与拉曼分析结果显示,试样的物相组成由石墨烯相与SiC相组成,存在石墨烯的D、G、2D峰等特征峰,表明石墨烯在高温烧结后仍旧保持原有结构。随着石墨烯添加量的增加,断裂韧性均呈先上升后下降的变化趋势,当石墨烯添加量为1 wt.%时,石墨烯/α-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.28±0.25MPa·m,石墨烯/β-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.07±0.23 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性分别提高37.86%和35.56%。通过优化石墨烯、α-SiC与β-SiC的配比,利用石墨烯和β-SiC的协同特性改善SiC陶瓷的力学性能,制备高性能石墨烯/β-α复合SiC陶瓷。结果显示,未添加石墨烯时,随着β-SiC添加量的增加,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度和断裂韧性均呈现先上升后下降的变化趋势,当β-SiC添加量为10 wt.%时,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度与断裂韧性最高达520.1±8.3 MPa与4.85±0.26 MPa·m,比α-SiC的抗弯强度和断裂韧性分别提高27.88%和26.63%。随着石墨烯添加量的增加,石墨烯/β-α复合SiC的体积密度由3.14 g/cm缓慢下降至3.01 g/cm,当石墨烯掺量为1 wt.%时,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷抗弯强度为451.1±9.3 MPa,高于1 wt.%石墨烯/α-SiC陶瓷和1 wt.%石墨烯/β-SiC;石墨烯含量增加,断裂韧性呈先上升后降低的变化趋势,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷的最大断裂韧性达5.34±0.21 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性有效提高14.10%。石墨烯/β-α复合SiC陶瓷发生断裂的过程中,石墨烯主要通过拔出、裂纹偏转与桥接等机制实现增强增韧SiC陶瓷基体的目的,裂纹传输途中遇到石墨烯,片层结构能够阻挡裂纹继续扩展的路径,裂纹沿着石墨烯片层结构的方向发生偏转扩散,裂纹路径增加,主裂纹长度缩短,裂纹的集中应力被消耗殆尽,同时石墨烯也能够作为桥联单元连接裂纹的上下界面,其高弹性模量能够与裂纹两界面产生粘结力,消耗裂纹扩展能量,阻止裂纹的进一步延伸,达到增韧陶瓷基体的效果。β-SiC经过高温烧结,生成长轴状晶粒可以使得裂纹扩展的过程受到阻碍,裂纹方向发生偏转,石墨烯与β-SiC协同增强增韧。

关键词： 表面等离子体共振   还原氧化石墨烯   光纤传感   质心拟合算法  

摘要： 光纤传感技术因其集成便捷、对电磁干扰的高度抗性以及出色的耐蚀特性,在医疗健康、环境监测、生物科技和物理研究等多个领域得到了广泛应用,吸引了众多科学研究者的关注。伴随着表面等离子体共振（SPR）这一技术的发展和应用,基于SPR的光纤传感技术也随之兴起。这类SPR传感器由于其出众的检测性能而备受青睐,同时,光纤技术的应用也为SPR传感器的小型化发展提供了可能。本文将光纤SPR与马赫增德干涉（MZI）效应相结合,利用还原氧化石墨烯（r GO）与苯硼酸（PBA）修饰光纤表面形成的葡萄糖敏感特性,结合拟合质心算法提出了一种可温度补偿的高线性度光纤SPR血糖传感器。本文具体研究内容如下: 1.本文制作了MZI与SPR效应结合的光纤折射率温度传感器,可在对折射率进行检测的同时实现温度补偿功能。利用COMSOL和RSOFT软件对传感器传感区光纤直径,金属膜种类及厚度和修饰还原氧化石墨烯（r GO）的层数进行了仿真。根据以上仿真得出的最佳参数对传感器进行制作,利用氢氟酸对单模光纤进行腐蚀后再在单模光纤（SMF）上沉积银膜与r GO。搭建实验平台,制作的传感器同时具有SPR与MZI效应,透射光谱为两个效应的结合,采用FFT变换将SPR效应与MZI效应进行分离,并单独分析。提出拟合质心法对SPR光谱进行优化以提升传感器线性度。结果表明传感器SPR效应折射率和温度灵敏度为3867.6087 nm/RIU,0.134 nm/℃。MZI效应折射率和温度灵敏度为155.644 nm/RIU和0.331 nm/℃。且经过优化后SPR折射率与温度线性度误差分别降低了19.7%和11%。最后建立灵敏度矩阵实现温度补偿功能。 2.为了将传感器应用于血糖检测领域,本文对前文所做的传感器进行功能化修饰。在附着了r GO的SMF上进行修饰PBA使传感器能够对葡萄糖分子进行特异性检测并进行表征。然后分析传感器的血糖传感器特性,并利用FFT变换与拟合质心法对透射光谱进行分析。结果表明优化后的传感器灵敏度为2.819 nm/m M,回归系数从0.974提升到0.991,再建立温度补偿矩阵后对传感器的特异性、稳定性和可重复性进行分析。最后设计了一种基于光强的血糖传感器,利用3D打印技术制作外包装,主控芯片为STM32F103,集成了供电、光源调制、信号接收和AD转换模块。采用同步检波和自适应新息卡尔曼滤波技术,提升了系统抗干扰性和测量精度。实验验证了系统在1-10g/L-1测量范围内具有较强的抗干扰性,最大测量误差为2.33%,满足实际应用需求。

关键词： 分子器件   石墨烯   非平衡格林函数   密度泛函理论  

摘要： 随着电子器件的微型化和集成度的不断提高,传统硅基半导体器件逐渐遇到了尺寸瓶颈和热效应等问题。在此背景下,分子器件因其具有体积小、功耗低和功能多样性等优势,被视为传统硅基半导体器件的理想替代者之一,在实验制备和理论设计等方面取得了突飞猛进的发展。 分子器件的设计需要导电能力良好的电极材料和功能多样化的有机小分子。其中,石墨烯和金属材料因具有几何结构稳定、导电性较好、高迁移率和可调性等优点,常被用作电极材料。而有机小分子的末端共轭基团、分子结构的对称性、分子共轭性、分子链的长度等对分子器件的整流性能和电子输运性质有着重要影响。在本文中,我们分别利用硫醇类和氨基类分子设计了多种分子结二极管,采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的理论方法,探究了分子(非)对称性对分子结整流效果的影响,同时探究了不同电极材料对分子导电能力和整流效果的影响。 本论文内容由六个章节组成:第一章先简要介绍了传统电子器件面临的困难,以及分子电子学诞生的背景;其次,阐明了石墨烯作为电极和分子器件所具备的优势条件,以及石墨烯电子器件最新的研究进展;再次,简要介绍了分子二极管的研究进展,总结了影响分子整流效果的因素;最后,结合上述介绍和分析,概括本论文拟开展的研究工作。第二章介绍了分子电子学的理论模拟方法。首先,简要阐述基于密度泛函理论(DFT)多电子体系电子结构的理论计算方法,包括Born-Oppenheimer绝热近似、Hohenberg-Kohn定理、Kohn-Sham方程;其次,阐述了用于计算电输运性质的非平衡格林函数理论方法,以及非平衡格林函数方法的自洽迭代过程。第三章介绍了以石墨烯作为电极,设计了多种硫醇类分子结二极管,并探究了(非)对称性对分子整流性能的影响。通过采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的理论方法,研究了硫醇分子结的整流性能,并比较了对称性和非对称性结构对整流性能的影响。研究结果表明,非对称性硫醇分子结二极管具有更好的整流性能。第四章介绍了以石墨烯作为电极,利用氨基作为末端的分子,设计了具有对称性或非对称性的分子结二极管,并研究了结构对称性对氨基分子结二极管的整流性能的影响。研究结果显示,非对称氨基分子结的整流性能优于对称性氨基分子结,进一步验证了之前研究硫醇分子结整流特性所得出的结论。然而,由于氮原子的电负性较硫原子较低,其吸电子能力较弱,电荷传输能力较差,电子透射的机会较少。同时,计算得到的I/V特性曲线结果显示,随着电压的增加,电流值的增加不稳定,相应的整流比也呈现起伏不定的现象。第五章介绍了利用不同的电极材料(金、银、铜),设计了多种硫醇类分子和氨基类分子分子器件,并探究了分子结电输运性能以及整流效应的影响。结果显示,金、银、铜作为电极的分子结电导能力较强。同时,不管是硫醇类分子,还是氨基类分子,对称性分子均无整流效果。尽管非对称性分子表现出一定的整流能力,但是整流比较小,且随着电压的增大,起伏不定。第六章系统的总结了本文的全部研究工作,并且对后续的研究进行了规划。