陈洪亮课题组Nature Communications： 经过电催化构成苄基型Au–C键构建超高导电性分子导线

  ）因具有十分杰出的化学安稳性和导电性，常被用作电极资料。但也因其化学慵懒，难以与有机分子构成安稳的共价键。传统构建键的办法存在许多限制，如依靠有毒的有机锡前驱体，或存在反响可控性差，以及杂化碳与金构成的共价键“轨迹不匹配”导致的电子传输功率低一级问题，严峻限制了分子电子器材的开展（

  sp3-C‒Au的办法需依靠有毒的有机锡前驱体。陈洪亮课题组则是提出了一种全新的电催化战略：在电极/分子界面触发单电子搬运反响（SET），激活吡啶鎓盐分子（也称为Katritzky盐）产生C‒N键均裂，释放出高活性的碳自由基以及一当量的吡啶分子。这些苄基型自由基能自发与金电极产生表面反响，构成结实的苄基型sp3-C‒Au共价键衔接（图2）。

  2.构筑苄基型sp3-C‒Au共价键战略该进程可以终究靠扫描隧道显微镜开裂结（

  STM-BJ）技能完成：经过STM针尖向分子注入电子，精准操控吡啶盐分化、碳自由基生成、以及Au‒C键构成的全进程。这种“电催化调控”机制不只反响条件温文，还能完成原子级准确的界面构建，处理了传统办法中反响不可控、副产物搅扰等问题。

  单分子电学表征：经过偏压依靠试验，比照吡啶盐分子（PyBz‒n）和非原位制备Py‒n的电学信号，研讨者证明了电催化诱导吡啶盐分子均裂（C–N）的可行性（图3）。

  自由基中间体捕获：结合光谱电化学（CV-UV-Vis）试验以及电子顺磁共振(EPR)技能，研讨者直接观测到碳自由基的特征信号（300 nm处吸收峰及特征自旋耦合图谱），清晰了苄基自由基在Au‒C键构成中的要害作用（图4）。

  Au‒C共价键:团队规划了系列含2,4,6‒三甲基吡啶（TMP）离去基团的模型分子（PhTMP‒n，n= 1, 2, 3），反响释放出含硫甲基（–SMe）锚定基团的苄基自由基（Ph‒n•)；终究构建出Au‒S-Phn-C‒Au单分子结，其间仅一端为sp³-C‒Au键，另一端则是–SMe锚定基团与金构成弱耦合。研讨者将其电学信号与有机锡前驱体PhSn‒n经C‒Sn键开裂构成的单端sp³-C‒Au键的电学信号作比照，发现彻底匹配。但由于–SMe与金的弱耦合，单端sp³-C‒Au键合未能完成高共振输运（图5）。可是，这一结构为后续双端C‒Au键合系统规划奠定了根底，清晰了界面耦合强度对全体导电性的要害影响。

  TMP离去基团的分子系统（Ph(TMP)₂-n,n= 1, 2, 3）。经过电催化战略，成功在分子两头同步构筑sp³-C‒Au键，完成Au‒C-Phn-C‒Au结构单分子结的原位制备。该规划的中心打破源于STM探针在紧缩进程中供给的定向驱动力，增强分子与金电极的相互作用，终究驱动双端苄基型sp³-C‒Au共价键的高效构成。试验成功检测到特征电导信号，验证了该战略对界面耦合与导电功率的两层优化（图6）。

  6. Au‒C-Phn-C‒Au分子结的电学特征。综上，该研讨经过电催化战略完成了苄基型

  sp³-C‒Au键的可控构建，所构成的单分子结兼具高安稳性和高导电性（挨近量子电导），为单分子电子器材的界面工程供给了通用战略，推动了功用分子电路、量子器材等范畴的开展。本研讨得到了国家自然科学基金（

  22273085, T2422020），浙江省自然科学基金（LZ24B020004, LR25B020001），中心高校根本科研业务费（S4），以及国家分子科学中心（BNLMS2023010）的赞助。感谢剖析测验渠道的周默为教师在质谱测验中供给的协助，感谢浙大AI+高性能超算渠道在理论核算中供给的支撑。文章的榜首署名单位为浙江大学化学系，浙江大学博士生张雅萱，博士后屈恺，博士生潘婷为本文一起榜首作者，浙江大学陈洪亮研讨员为本文仅有通讯作者。