本文主要介绍了氢键在化学中的作用以及其在物质相变中的应用。具体介绍了一项研究，该研究通过使用窄带隙无机半导体SnSe 2 和中性有机分子1,3-丙二胺（DAP）的相互作用，实现了电阻率变化7个数量级的金属-绝缘体相变。该研究表明氢键的动态变化对材料的电学性质具有巨大影响，并展示了在分子电子器件设计中的应用前景。
该研究利用DAP分子中的氨基（-NH2）基团通过氢键与SnSe 2 的Se原子相互作用，实现了大的电阻率跃变。
该研究为未来的分子电子器件设计提供了新的思路，有望在生物传感和柔性电子器件等领域展现出巨大的应用前景。
氢键
作为一种基本的化学作用力广泛存在于含氢物质中，从无机物到蛋白质，并对这些物质的形成及其物理、化学性质产生重要的影响。由于
氢键主要源自静电相互作用
，电荷通过氢键的转移能力相对较弱
，
在不考虑质子迁移的情况下，氢键的形成和断开可以影响原子（团）的电荷分布，但
通常不能引起物质导电性的显著变化
。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料实验室A02组陈小龙研究员团队的应天平特聘研究员、郭建刚研究员、陈小龙研究员联合国家纳米科学中心高玉瑞研究员
选取窄带隙无机半导体SnSe
2
作为电荷传输层，将中性的有机分子1,3-丙二胺（DAP）插入层间，通过氢键形成和断开的动力学过程，实现了电阻率变化7个数量级的金属-绝缘体相变（MIT）
。
图 a, (1,3-DAP)
0.5
SnSe
2
中1,3-DAP分子在不同温度下的状态示意图。b, 变温电阻率曲线。c, 1,3-DAP分子中H1-C-N-H2二面角
θ
在旋转角度空间的概率分布。d, 变温拉曼光谱的颜色等高线图。
该工作利用DAP分子中的氨基（-NH
2
）基团通过氢键与SnSe
2
的Se原子相互作用。
其-NH
2
基团在高温（>160K）时由于热激发产生无序旋转，使得氢键持续处于“断开”和“成键”的状态。
此种旋转在低温（<160K）时被部分“冻结”，这种“动态-静态”的变化使得材料发生大的电阻率跃变，
表明了氢键在调控电学性质方面具有巨大潜力
。
进一步通过S取代Se能够有效增强氢键作用，MIT转变温度可被提升至近室温。
通过系统的分子动力学模拟和实验，
团队进一步证明-NH
2
基团与Se之间的氢键“动态-静态”转变与电阻率的变化密切相关，其行为可以用Shannon动态熵理论描述。
该工作为未来的分子电子器件设计提供了新的思路，有望在生物传感和柔性电子器件等领域展现出巨大的应用前景。
该工作受到科技部、北京市自然科学基金、国家自然科学基金和中国科学院的经费支持。
博士生谢圳楷、应天平特聘研究员、纳米中心博士生罗锐和高玉瑞研究员为本研究的共同一作，应天平特聘研究员、高玉瑞研究员、郭建刚研究员和陈小龙研究员为共同通讯作者。
文章的合作者还有北京师范大学朱重钦教授、物理所谌志国研究员和杜罗军特聘研究员等。
相关成果以“Dynamic-to-static switch of hydrogen bonds induces a metal–insulator transition in an organic–inorganic superlattice”为题，在线发表在国际学术期刊《Nature Chemistry》上。
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