机械可控裂结（MCBJ）技术中单原子/分子尺度的控制技术及应用

发布时间：2022-07-13 20:41

　　控制技术在生产生活中的各个领域应用广泛,自动化控制技术方便了我们的生活,也推动了科技的发展。控制的范围可以大到工厂的生产设备,也可以小到生物体内的细胞,乃至生命过程的大分子,但是目前控制技术还很难达到单分子乃至单原子的水平。现阶段单原子或单分子的操控仍需要较为苛刻的条件,往往需要在真空、低温并且隔绝振动的条件下才能够实现,若能在室温下将反馈控制技术应用于单原子尺度测量过程的精密控制,将是控制技术应用领域的一大突破。本论文通过将基于闭环PID的主动控制技术与机械可控裂结技术（MCBJ）结合,利用闭环实时反馈控制来实现精密调控纳米电极对间距,保证单原子或单分子在纳米金属电极对两端的长时间稳定连接,从而在常温下实现对单原子或单分子的控制与稳定测量。目前尚未有人能实现分钟级的单原子稳定连接,这无论是对控制技术的应用还是分子电子学测量技术的研究都是一个较大的突破。在此基础上,本论文还讨论了采用控制技术调控和稳定分子结中的特定构型,并用光谱学和电学联用的方法进行单分子电学与光学同步表征的可行性。本论文的主要研究内容及结论如下:1.本论文通过对课题组原有MCBJ仪器软件系统的改造,将闭环PID控制技... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 分子电子学简述
    1.2 单分子电子学测量技术
        1.2.1 金属原子点接触或分子结的构筑
        1.2.2 扫描隧道裂结技术
        1.2.3 原子力显微镜裂结技术
        1.2.4 机械可控裂结技术
    1.3 电学性质表征方法
        1.3.1 单原子/分子尺度的电输运
        1.3.2 一维电导统计
        1.3.3 连接时间的统计方法
    1.4 控制技术
        1.4.1 控制技术的发展与前景
        1.4.2 PID控制技术
    1.5 本论文的研究目的与意义
第二章 实验
    2.1 实验主要试剂
    2.2 实验主要仪器
第三章 基于纳米金属电极对间距精密调控技术的单原子尺度的控制
    3.1 单原子电导测量
        3.1.1 普通切口金丝芯片的制作
        3.1.2 获取目标原子电导设定值
    3.2 PID控制技术对纳米金属电极对的调控
        3.2.1 PID控制参数整定
        3.2.2 数据采集与分析
    3.3 基于普通切口金丝芯片的单原子连接稳定控制
        3.3.1 对照实验
        3.3.2 Au单原子点接触稳定连接时间的分布
        3.3.3 稳定连接时间所占比例
        3.3.4 PID控制参数整定结果
    3.4 基于微加工芯片的单原子连接稳定控制
        3.4.1 对照实验
        3.4.2 Au单原子点接触稳定连接时间的分布
        3.4.3 稳定连接时间所占比例
        3.4.4 PID控制参数整定结果
第四章 单原子/分子尺度的控制技术的应用
    4.1 单分子的电导测试
        4.1.1 获取目标分子电导设定值
        4.1.2 单分子电导的稳定控制
    4.2 应用稳定控制技术实现MCBJ设备与拉曼光谱检测联用
        4.2.1 拉曼光谱用于单分子结表征的研究现状
        4.2.2 机械可控裂结技术-拉曼联用设备的搭建
        4.2.3 控制技术-机械可控裂结技术-拉曼联用检测
    4.3 MCBJ仪器稳定性的测量与验证
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
硕士期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]PID控制器设计与参数整定方法综述[J]. 杨智,朱海锋,黄以华.  化工自动化及仪表. 2005(05)

硕士论文
[1]基于机械可控裂结法的单分子尺度分子间相互作用研究[D]. 郑珏婷.厦门大学 2017



本文编号：3660733