近日，北京大学郭雪峰教授课题组、南开大学贾传成教授课题组与合作者设计了石墨烯基超分子二聚体结，并研究了电荷态和能级排列对电荷输运的影响。

限域超分子组装有利于构建分子间距离和堆积方式明确的二聚体，能够制备可靠的二聚体单分子结及稳定的电学测试，为理解分子间电荷传输机制提供了良好的平台。作者构建了一系列稳定的超分子二聚体单分子结（图1），从分子电荷态和能级排列角度探究了二聚体分子间电荷传输机制。基于温度依赖实验，观察到了二聚体分子中电荷输运机制由低温下温度不相关的相干隧穿转变到高温下的热激活非相干传输（图2）。此外，引入带正电的单元可以增强非相干传输过程。

该工作中，作者观察到了从温度无关的相干隧穿向温度依赖的非相干传输的转变，并结合理论计算，证明该过程是由热诱导的分子内转动引起的。同时，正电荷的引入能够增强非相干传输，提高活化能。此外，在非共振和共振电荷输运区域中，热效应被证明在调节分子电导方面发挥了重要作用。该工作深入研究了二聚体的分子结构与分子间电荷传输机制的关系，为开发功能性有机材料与器件提供了理论基础。