厦门大学化学化工学院化学工程研究所洪文晶

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洪文晶，优青，福建省闽江学者特聘教授，厦门大学化学化工学院教授、院长助理、化学工程研究所所长。2007年和2009年分别于厦门大学和清华大学取得本科及硕士学位，2013年于瑞士伯尔尼大学获得荣誉等级博士学位，2014年至2015年在瑞士伯尔尼大学担任研究组长，2015年11月起在厦门大学化学化工学院全职工作。主要致力于单分子器件和单分子尺度的催化和组装研究，以及精密科学仪器、先进控制系统和人工智能的应用研发。自2008年以来，在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际顶级期刊发表论文50余篇，并应邀作为通讯作者在Chem. Soc. Rev. 等期刊上发表综述4篇。

洪文晶

电子邮箱：whong@xmu.edu.cn

办公室地址：化学楼499

课题组网站：http://pilab.xmu.edu.cn/

更新个人信息

个人简历：

教授 (厦门大学 2015.12~至今)

研究组长(瑞士伯尔尼大学 2014.01 ~ 2015.11)   

博士后 (瑞士伯尔尼大学 2013.07 ~ 2013.12)                  

博士 (瑞士伯尔尼大学 2009.09 ~ 2013.06)        

硕士(清华大学 2007.09 ~ 2009.07)

学士(厦门大学 2003.09 ~ 2007.07)  
所获荣誉：

伯尔尼大学教职员奖(2014)

教育部高等学校科学研究优秀成果一等奖(第五完成人)(2013)

中国政府优秀自费留学奖学金(2012)

Electrochemistry Communications Award (年度最佳引用论文奖)(2011)

研究兴趣：
精密科学仪器研发，自动控制和精密传感，单分子尺度电子器件、催化和组装研究。

近期主要代表论著：

1. Huang, C., A.V. Rudnev, W.Hong,* and T. Wandlowski, Break junction under electrochemical gating:testbed for single-molecule electronics. Chemical Society Reviews, 2015. 44(4):889-901.

2. Manrique, D.Z., C. Huang, M.Baghernejad, X. Zhao, O.A. Al-Owaedi, H. Sadeghi, V. Kaliginedi, W.Hong,* M. Gulcur, T. Wandlowski, M.R. Bryce,* and C.J. Lambert,* Aquantum circuit rule for interference effects in single-molecule electricaljunctions. Nature Communications, 2015. 6: 6389.

3. Fu, Y., S. Chen, A. Kuzume, A. Rudnev,C. Huang, V. Kaliginedi, M. Baghernejad, W. Hong,* T.Wandlowski, S. Decurtins, and S.-X. Liu,* Exploitation of desilylationchemistry in tailor-made functionalization on diverse surfaces. NatureCommunications, 2015. 6: 6403.

4. Huang, C., S. Chen, K. Baru?l ?rns?, D.Reber, M. Baghernejad, Y. Fu, T. Wandlowski, S. Decurtins, W. Hong,* K.S.Thygesen,* and S.-X. Liu,* Controlling Electrical Conductance through aπ-Conjugated Cruciform Molecule by Selective Anchoring to Gold Electrodes. AngewandteChemie International Edition, 2015. 54(48): 14304-14307.

5. Li, Y., M. Baghernejad, A.-G. Qusiy, D.Zsolt?Manrique, G. Zhang, J. Hamill, Y. Fu, P. Broekmann, W. Hong,* T.Wandlowski, D. Zhang,* and C. Lambert,* Three-State Single-Molecule NaphthalenediimideSwitch: Integration of a Pendant Redox Unit for Conductance Tuning. AngewandteChemie International Edition, 2015. 54(48): 13586-13589.

6. Sangtarash, S.,* C. Huang, H. Sadeghi,G. Sorohhov, J. Hauser, T. Wandlowski, W. Hong,* S. Decurtins,S.-X. Liu,* and C.J. Lambert,* Searching the Hearts of Graphene-like Moleculesfor Simplicity, Sensitivity, and Logic. Journal of the American ChemicalSociety, 2015. 137(35): 11425-11431.

7. Geng, Y., S. Sangtarash, C. Huang, H.Sadeghi, Y. Fu, W. Hong,* T. Wandlowski, S. Decurtins, C.J.Lambert,* and S.-X. Liu,* Magic Ratios for Connectivity-Driven ElectricalConductance of Graphene-like Molecules. Journal of the American ChemicalSociety, 2015. 137(13): 4469-4476.

8. Baghernejad, M., X. Zhao, K.B. Ornso, M.Fueeg, P. Moreno-Garcia, A.V. Rudnev, V. Kaliginedi, S. Vesztergom, C.Huang, W. Hong,* P. Broekmann, T. Wandlowski, K.S. Thygesen,*and M.R. Bryce,* Electrochemical Control of Single-Molecule Conductance byFermiLevel Tuning and Conjugation Switching. Journal of the American ChemicalSociety, 2014. 136(52): 17922-17925.

9. Hong, W.; Li, H.; Liu,S.-X.;* Fu, Y.; Li, J.; Kaliginedi, V.; Decurtins, S.; Wandlowski, T.*“Trimethylsilyl terminated oligo(phenylene ethynylene)s: an approach tosingle-molecule junctions with covalent Au–C bonds.” Journal of the AmericanChemical Society 2012, 134(47), 19425–19431.

10.Hong, W.; Manrique, D. Z.;Moreno-Garcia, P.; Gulcur, M.; Mishchenko, A.; Lambert, C. J. *; Bryce, M. R.*;Wandlowski, T.* “Single Molecular Conductance of Tolanes: Experimental andTheoretical Study on the Junction Evolution Dependent on the Anchoring Group.”Journal of the American Chemical Society 2012, 134(4), 2292–2304.

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报 告 人：洪文晶 教授
报告题目：单分子器件电输运中的量子干涉效应研究
报告时间：2018年5月28日（星期一）下午 15:00
报告地点：兰州大学化学化工学院第二化学楼101学术报告厅

报告人简介
      洪文晶，、优青，福建省闽江学者特聘教授，厦门大学化学化工学院教授、院长助理、化学工程研究所所长。2007年和2009年分别于厦门大学和清华大学取得本科及硕士学位，2013年于瑞士伯尔尼大学获得荣誉等级博士学位，2014年至2015年在瑞士伯尔尼大学担任研究组长，2015年11月起在厦门大学化学化工学院全职工作。主要致力于单分子器件和单分子尺度的催化和组装研究，以及精密科学仪器、先进控制系统和人工智能的应用研发。自2008年以来，在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际顶级期刊发表论文50余篇，并应邀作为通讯作者在Chem. Soc. Rev. 等期刊上发表综述4篇。

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单分子电子学：量子干涉效应研究综述发表于Acc. Chem. Res.

洪文晶教授应邀撰写的综述性论文“Quantum Interference Effects in Charge Transport through Single-Molecule Junctions: Detection, Manipulation and Application”发表于美国化学会旗下刊物Accounts of Chemical Research(DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00429)。论文系统地介绍了洪文晶教授及其带领的研究团队通过广泛的跨学科国际合作在单分子电输运中的量子干涉效应的检测、调控及其应用所取得的一系列前沿进展。

在单分子器件中，由于分子具有多个分立的轨道能级，类似于光的双缝干涉效应，电子在不同轨道能级之间传输也会发生干涉现象，这就是单分子电输运中的量子干涉现象。因此，电子从分子的不同连接位点间的透射概率体现为多个轨道透射系数的叠加，当这样的叠加高于分子前线轨道的贡献时，即发生了相增量子干涉提升单分子电输运能力；反之，则发生相消量子干涉降低单分子电输运能力。量子干涉效应作为单分子尺度电输运独特的量子效应，对于制备基于量子效应的新型分子材料和器件具有重要意义，然而其检测、调控和应用是现阶段单分子电子学的核心挑战。

  

洪文晶教授长期致力于面向单分子电子学应用的科学仪器研发，基于机械可控裂结（Mechanically Controllable Break Junction, MCBJ）和扫描隧道显微镜裂结（Scanning Tunneling Microscope Break Junction, STM-BJ）技术实现了单分子器件的飞安级高灵敏度电学测量，并以此在国际上首次测量获得了具有相消量子干涉效应的蒽醌单分子结的超低电导信号。而后，洪文晶教授团队及其合作团队设计、合成并测量了一系列具有相同共轭中心，不同连接位点的同系物分子的单分子电学性质，并进一步将共轭中心由最简单的苯环，拓展至稠环芳烃，乃至杂原子掺杂的杂环和金属戊搭炔类化合物，获取了单分子电导随连接位点变化的定量规律。在实现量子干涉效应检测的基础上，课题组进一步系统发展了单分子器件电输运中不同量子干涉状态的调节方法，拓展了量子干涉效应在单分子化学反应动力学检测等领域的应用。

在上述研究中，洪文晶教授及其研究团队与工作在有机化学方向的荷兰University of Groningen的J.C. Hummelen教授、英国Durham University的MartinR. Bryce教授、瑞士University of Bern的SilvioDecurtins教授与Shi-Xia Liu博士、丹麦Universityof Copenhagen的MogensBrøndsted Nielsen教授、中科院化学所的张德清研究员与刘子桐博士、厦门大学的夏海平教授、兰州大学的张浩力教授，以及工作在理论物理和理论化学方向的英国Lancaster University的ColinJ. Lambert教授、丹麦Technical University of Denmark的Kristian S. Thygesen教授和Universityof Copenhagen的Gemma Solomon教授等来自5个国家的10余个实验室开展了广泛的跨学科国际合作，发表了包括5篇J. Am. Soc. Chem.、1篇Angew. Chem. Int. Ed.、2篇Nat. Common.等一系列高水平合作论文，充分体现了该研究团队以自主研发科学仪器为核心竞争力、通过广泛的跨学科国际合作解决单分子尺度关键科学问题的研究特色。

这一工作是以我院能源材料化学协同创新中心iChEM Fellow刘俊扬博士为论文第一作者，化工系硕士生黄晓艳和化学系本科生王飞参与了论文的部分准备工作。该工作得到科技部国家重点研发计划（2017YFA0204902），国家自然科学基金委（21673195、21703188）以及中国博士后科学基金（2017M622060）等项目的资助。

论文链接：http://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00429

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厦门大学洪文晶Nat. Mater.：首次实现对单分子电子器件中量子干涉效应的反共振现象的直接观测和调控

基于单个有机分子来构筑电子器件为电子器件微型化提供潜在技术方案。在单分子器件中，电子在通过单分子器件中不同电输运通路时由于存在相位差而将出现增强或相消量子干涉效应，是在纳米-亚纳米尺度电子输运的独特效应，为制备基于单分子尺度新奇量子效应的新型高性能电子器件提供了重要机遇。理性调控单分子电子器件的量子干涉效应为该领域未来发展的关键挑战之一。

厦门大学洪文晶联合多家单位发展了可集成电化学门控的单分子电子器件测试芯片技术和科学仪器方法，在实验和理论两个层面对具有相消量子干涉效应的噻吩衍生物分子器件的电输运过程进行了电化学调控研究，从而首次在室温下实现了对单分子电子器件中量子干涉效应的反共振现象的直接观测和调控，为制备基于量子干涉效应的新型分子材料和器件提供了全新的设计思路和策略。该研究充分展示了电化学调控技术在信息材料和器件领域的重要应用潜力。

Bai J, et al. Anti-resonance features of destructive quantuminterference in single-molecule thiophene junctions achieved by electrochemicalgating. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-018-0265-4

https://doi.org/10.1038/s41563-018-0265-4

tinghaomei

应中科院福建物构所结构化学国家重点实验室邀请，厦门大学化学化工学院洪文晶教授5月28日访问福建物构所，并作了题为《单分子尺度电输运中的独特量子效应研究》的学术报告。洪教授介绍了自己的研究的是围绕有机分子器件中的量子干涉效应，特别是相消量子干涉效应，在国际上率先开展了系统的研究工作；通过对苯环、噻吩、吡啶、吡咯、奥甘菊、芘、二苯并芘和金属芳香体系等分子体系的测量，在国际上首次在单分子尺度观测到了电输运中的量子干涉效应。这一系列针对不同分子结构单元的电输运研究揭示了单分子器件中量子干涉效应的广泛存在，深化了对单分子尺度电输运独特量子效应的认识。

　　目前，利用单分子电学表征技术研究超分子组装体的电输运也成为了近来单分子领域内的前沿。从单分子尺度研究基于非共价键自组装体的电输运性质可以通过超分子作用组装构筑具有一定功能的分子器件，从而避免复杂的有机合成，并有助于深入挖掘超分子相互作用机制，发现其独特效应。洪教授目前的主要研究工作包括工程技术探索：进行一系列面向单分子空间尺度-皮飞秒时间尺度-皮飞安电流灵敏度并与磁场、微波、光谱耦合的精密科学仪器研发；基础前沿研究：通过单分子电子学和光谱学测试，从分子乃至功能基团水平为有机光电材料设计、小分子药物筛选、能量存储和转换器件优化提供实验指导，并探索单分子尺度研究在催化反应、高灵敏度环境传感器等领域的应用。

　　洪教授的精彩主题报告引起在场福建物构所师生极大兴趣，报告后相关科研人员还进行了充分的讨论和交流。

　　洪文晶博士，厦门大学教授，博士生导师，福建省“闽江学者”特聘教授，厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系系主任，化学工程研究所所长，固体表面物理化学国家重点实验室2011能源材料化学协同创新中心(2011-ichem.com)和醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室(nel.xmu.edu.cn)固定研究人员；致力于单分子器件和单分子尺度催化和组装研究，以及精密科学仪器、先进控制系统和人工智能研究；自2008年以来，在Nature Materials，Chem，Nature Communications (3篇，通讯), JACS或ACIE (18篇，11篇通讯，2篇一作)等国际顶尖期刊发表论文60余篇，并应邀作为通讯作者在Chemical Society Reviews等发表综述。与国际十多个有机合成和理论模拟课题组保持密切合作关系。迄今论文总引用3000余次，篇均引用50+次，单篇最高引用700余次，两篇论文分别成为ESI高引论文及Electrochemical Communications和Journal of Physical Chemistry杂志年度/三年最佳引用论文。2011年获Electrochemical Communications Award，2013年获教育部高等学校科学研究优秀成果一等奖（第五完成人），2014年获伯尔尼大学教职员奖；担任包括Nature, Nature Materials, Nature Commun., ACS Central Science, JACS, Angwandte Chemie, ACS Nano等杂志独立审稿人；开发用于MCBJ数据统计分析的WA-BJ单分子实验数据分析处理程序包，该程序已为国内外超过二十台MCBJ和STMBJ单分子测试仪器提供支持。

rongyi

洪文晶教授课题组在石墨烯基单分子电子器件的尺寸极限研究取得新进展，相关研究成果以“Cross-plane transport in a single-molecule two-dimensional van der Waals heterojunction”为题发表于Science Advances（Sci. Adv. 2020, 6, eaba6714）。

       在集成电路和芯片的发展进程中，电子器件的小型化一方面使器件的性能不断提升，是驱动信息技术发展的重要动力。另一方面，也带来诸如热耗散、量子隧穿效应等一系列技术挑战。采用自下而上的方式构筑单分子电子器件，是推动半导体器件进一步小型化的重要潜在技术路线之一。因此，探索电子器件小型化的尺寸极限具有重要的科学意义和技术价值。               
       洪文晶教授实验室通过自主发展能够精准构筑和表征单分子器件的科学仪器技术，实现了两片单层石墨烯电极间距的精确调控，以此将单个平面有机分子连接在两片单层石墨烯电极之间，从而构筑了具有三明治结构、导电通道长度仅为单原子层厚度的单分子范德华异质结器件。进一步选用9种多环芳烃化合物构筑出了一系列单分子二维范德华异质结，并实现了对该类器件的电输运性质的系统电学表征。与传统的单分子电子器件所通过面内输运（in-plane）不同的是，单分子二维范德华异质结的电输运是采用层间输运（cross-plane transport）。虽然导电通道仅有单原子层厚度，但是通过对分子共轭程度乃至拓扑结构的精细调节仍然可以显著改变单分子电子器件的电子输运能力。该工作所发展的构筑技术，还可以拓展到其他二维材料和分子体系，从而为新型单分子二维材料范德华异质结器件的设计、构筑和表征，提供了独特的表征技术和研究方法。
       该研究工作是在洪文晶教授、萨本栋微纳米研究院杨扬副教授和英国兰卡斯特大学Colin J. Lambert教授的共同指导下完成的。我院博士生赵世强、硕士生皮九婵（已毕业）、刘俊扬副研究员和英国兰卡斯特大学博士后Qingqing Wu为共同第一作者。师佳副教授、陈招斌高级工程师、肖宗源副教授和博士生郑珏婷、李瑞豪、萨本栋微纳米研究院硕士生魏珺颖（已毕业）也参与了本项研究工作。该工作得到国家重点研发计划项目（2017YFA0204902）、国家自然科学基金委（21722305, 21973079, 21673195, 21933012, 21703188）、福建省自然科学基金杰出青年基金项目和厦门大学校长基金的资助，以及固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心及嘉庚创新实验室的支持。
        论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaba6714

chandler

9月7日，第十五届福建青年科技奖在福州举行颁奖仪式。在福建青年科技奖领导工作委员会领导下，经专家评审，共产生30名第十五届福建青年科技奖获奖者。我院洪文晶教授和信息科学与技术学院纪荣嵘教授获此殊荣。
       福建青年科技奖由省委组织部、省科协、省人社厅、省科技厅共同主办，旨在表彰奖励在国家和福建经济发展、社会进步与科技创新中做出突出贡献的青年科技人才，激发广大青年科技工作者投身创新创业创造和经济建设主战场，努力造就千百万青年科技英才。该奖项每两年评选一次，每届获奖名额不超过30名。我院夏海平教授、刘庆林教授、颜晓梅教授、杨朝勇教授曾先后荣获福建青年科技奖。
       洪文晶，厦门大学教授，国家基金优秀青年科学基金获得者，化学化工学院副院长，主要从事面向战略新兴产业的碳基电子器件研究和工业智能研发。作为通讯作者带领团队在Nat. Mater.、Sci. Adv.、Chem、Matter、Nat. Commun.（5篇）、J. Am. Chem. Soc.（5篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（10篇）等重要期刊发表学术论文40余篇。通过科学仪器的自主研发，解决了长期以来制约单分子电子学学科发展的单分子电导精准测量和电极距离精确控制两大技术挑战；首次制备了基于相消量子干涉的单分子电化学晶体管和原子级规整的全碳基电子器件，工作多次获“学习强国”和基金委报道。  主持建设了福建省能源材料创新实验室（嘉庚创新实验室）中亚洲首座无噪音精密加工和表征实验室，牵头建设了“智能过程监测、控制与优化”省级创新团队和4个千万级和百万级的校企联合研发中心。先后获教育部自然科学奖一等奖、中国化学会青年化学奖、霍英东基金青年教师奖二等奖等。

fox1992

近日，我院洪文晶教授课题组对单分子电化学门控晶体管领域的最新进展进行总结与评述，相关论文以“Single-molecule electrochemical transistors”为题，发表于Advanced Materials（DOI：10.1002/adma.202005883）。这篇论文也是Advanced Materials厦大百年校庆专辑论文之一，并在2021年4月6日校庆当天在线出版。

       信息技术的飞速发展为电子器件小型化提出了更高的要求，随着晶体管器件中尺寸逐渐减小，导电沟道也逐渐向单分子尺寸发展。单分子电化学门控晶体管作为一种新型单分子器件，采用单个功能分子作为导电沟道，借鉴传统离子栅晶体管结构，以电极界面双电层作为器件介电层，从而大幅度提高栅极调控效率，简化器件制备工艺，因此引起了科研工作者的广泛关注。单分子电化学门控晶体管的研究不仅为电子器件进一步小型化开辟了新的途径，也对深入理解单分子尺度独特的电子传输过程具有重要的意义。
       该综述对近年来单分子电化学门控晶体管的研究进行了系统梳理，介绍了单分子电化学门控晶体管器件的构型，并着重讨论了单分子电化学门控晶体管的电子传输机制，包括不同机制的器件转移特性曲线、开关比与开关速率等性能。最后，综述对器件的稳定性与重现性进行了探讨，并对未来发展高性能、高稳定性的单分子电化学门控晶体管器件的挑战与机遇进行了总结与展望。
       洪文晶教授及其研究团队在国际上率先开展单分子尺度电子隧穿过程的电化学能级调控研究（Chem. Commun. 2014, 50, 15975），创新性提出单分子结氧化还原反应过程的电子直接隧穿输运机制（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14922，Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54,13586）。在上述研究成果的基础上，课题组进一步发展了基于反共振隧穿机制的高性能单分子电化学门控晶体管器件，并在室温下实现了对相消量子干涉效应的直接实验观测（Nat. Mater. 2019, 18, 364）。
        该论文第一作者为我院博新计划博士后白杰，洪文晶教授为通讯作者，博士后李晓慧、研究生祝知雨和郑琰参与了论文撰写。研究工作得到国家自然科学基金（21673195、21722305、22003052、22002130）和国家重点研发计划课题（2017YFA0204902）等项目的资助，也得到了固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心和醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室的支持。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202005883

jiasu2009

我院洪文晶教授课题组在多刺激性响应分子器件领域取得重要进展。相关研究成果以“Single dynamic covalent bond tailored responsive molecular junctions”为题发表于Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.202106666)。

       分子器件是由单个分子或者非共价相互作用的组装体作为功能性模块连接在电极之间构成，基于可控分子电导的电子元器件是解决器件的小型化和功能化问题的关键。其中，刺激性响应分子器件可以动态地感知外界环境的变化，从而提供一种有效的方法来模拟自然和生理过程，在环境感知和智能芯片方面有着广阔的应用前景。
       洪文晶教授课题组通过引入“动态共价化学”的概念，以典型的动态共价酰腙键作为分子骨架构筑单分子电路，在外界酸、碱、光、热刺激下，实现了三重电导态的多刺激性响应和可逆切换。该工作成功地构筑了基于动态酰腙键的多刺激性响应单分子器件和自组装单分子层器件。酰腙键的多刺激响应性和动态可逆性使得这些响应性分子器件具有良好的稳定性和可重现性，充分说明了在单分子尺度上设计环境响应传感器件具有重要的应用潜力。
该研究工作是在洪文晶教授指导下完成的，我院化工系博士后胡勇和李进、博士生周彧和硕士生石杰为论文共同第一作者，师佳副教授、硕士生李国鹏和宋沆、萨本栋微纳研究院的杨扬副教授等也参与了研究工作。该工作得到国家自然科学基金(21973079、21933012)，国家重点研发计划课题（2017YFA0204902），广东省基础与应用基础研究基金（2020A151511106），中国博士后面上基金（2020M682082）的资助，以及固体表面物理化学国家重点实验室、嘉庚创新实验室和能源材料化学协同创新中心的支持。
        论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202106666