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日前，中国科学技术大学结构分析和选键化学重点实验室在富勒烯单分子结构和电子态的表征研究中获得重要突破。他们成功地建立了扫描隧道电流微分谱测量技术及理论模拟方法，能够同时对单分子的电子态进行位置空间和能量空间的表征。通过对香港科学技术大学合成的Ｄｙ＠Ｃ８２单分子的研究表明：该单分子中包裹的金属原子镝与碳原子存在着轨道杂化。这些杂化轨道的空间分布可以通过不同能量条件下的扫描隧道电流微分谱图像显示出来。将实验结果与理论计算进行比较，就可以推论出金属原子在碳笼内的相对位置。这一成果为基于单个富勒烯分子的纳米器件的原位探测提供了新技术，也为解决单分子结构表征与探测研究中一些悬而未决的科学问题，提供了新的途径。
上述创新成果发表在２００３年１０月３１日出版的《物理评论快报》上，该刊物的审稿人认为：“这项研究工作具有重大意义”，其建立的新技术“有极高的科学价值”。这是中国科学技术大学在单分子研究领域，继确定单个碳６０分子在硅表面的取向、直接观测到碳６０分子中的化学键等成果后，获得的又一重要进展。
富勒烯分子由于其独特的结构和性质受到广泛的重视。近年来，人们发现富勒烯分子笼状结构内可包裹着一个或几个特定的金属原子。它们可以显著地改变富勒烯分子的物理和化学性质，在单分子纳米电子器件等方面有着广泛的应用前景。富勒烯分子笼里包裹的金属原子的位置及其与碳笼的相互作用，是包裹体富勒烯研究中十分困难但又是必须解决的关键问题。已有的谱学、Ｘ射线衍射和透射电子显微术等技术由于无法对单个分子进行表征，因而不能完全解决上述问题。中国科学技术大学新建立的扫描隧道电流微分谱测量技术不仅可以对单分子进行表征，还可以对分子结构进行化学键尺度的分辨，并能得到分子不同能量的电子态信息。因此，这一技术的建立对于推进单分子科学的深入研究是十分有效的。 (杨晓萍 彭德建)
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