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基本信息
- 項目名稱：
- 功能化有機一維微/納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 近年來，有機共軛小分子因其優(yōu)異的光電性能而被廣泛研究。其中，由功能化有機分子形成的一維微/納米結(jié)構(gòu)具有良好的可加工性和可調(diào)節(jié)性，在未來的顯示技術(shù)和電子技術(shù)中具有重要應(yīng)用。本論文就此課題從理論到實踐進行了深入研究。
- 詳細介紹：
- 至今為止的絕大部分研究仍集中在無機化合物的一維納米結(jié)構(gòu)上，有機納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展相對滯后。有機分子形成納米結(jié)構(gòu)的方式、性能均與無機化合物有著較大的差別。這一方面為有關(guān)分子聚集行為的基礎(chǔ)研究提供了一個很好的課題；另一方面特殊的納米結(jié)構(gòu)，有望成為新一代高效清潔的功能及結(jié)構(gòu)材料而實現(xiàn)其應(yīng)用價值。相對于二維平面或三維結(jié)構(gòu)，有機一維結(jié)構(gòu)往往具有結(jié)晶性好，可溶液加工，器件性能好等特點。然而我們認識到，對于有機一微結(jié)構(gòu)的形成過程和機制仍存在著諸多尚未解決的問題；同時，形成一位結(jié)構(gòu)的往往是單一組分，大大限制了一維結(jié)構(gòu)的功能衍生化。我們的課題正是圍繞著上述的問題展開，從不同角度對于有機一維微納結(jié)構(gòu)的合成、表征及應(yīng)用進行了研究探索。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 通過查閱文獻我們發(fā)現(xiàn)，有機一維微/納米結(jié)構(gòu)的合成尚缺乏理論指導(dǎo)，其制備過程往往基于費時的trial-and-error過程。本課題擬合成一系列結(jié)構(gòu)相近的平面共軛分子，通過對于其形成一維結(jié)構(gòu)的趨勢的比較，期望總結(jié)出可用于指導(dǎo)未來合成工作的普遍規(guī)律。同時，本課題期望突破傳統(tǒng)的單一組分形成一維結(jié)構(gòu)的限制，嘗試兩組分的共同生長模式。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本課題著眼于有機光電材料與納米科技的交叉領(lǐng)域，具有一定的前沿性與實用性。同時，本課題從基礎(chǔ)原理出發(fā)，試圖解決在這一應(yīng)用領(lǐng)域中的一個基礎(chǔ)理論問題，這在同類型中的工作是較少見的。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 如前文所述，有機光電材料，如有機發(fā)光二極管，有機太陽能電池，和有機場效應(yīng)晶體管等，在未來的電子學(xué)以及光電子學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。使用一維微/納結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于加工上的便捷性、高的材料利用率，以及更優(yōu)異的器件結(jié)果。本課題的工作期望為一位有機微/納材料的生長提供一定的結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，從而為未來的一位有機微/納材料的制備提供理論的指導(dǎo)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 第一部分：我們合成了一系列的truxenone的衍生物，這些化合物在不同的溶劑中呈現(xiàn)了不同的形成一維微米結(jié)構(gòu)的趨勢。我們發(fā)現(xiàn)取代基的數(shù)目和位置對于其組裝的過程有顯著的影響。通過細致的理論計算，我們對此結(jié)果進行了解釋，并提出了一些半經(jīng)驗性的規(guī)則。同時，這一系列化合物構(gòu)成了一類潛在的n型半導(dǎo)體材料。 第二部分：我們合成了一對在結(jié)構(gòu)和形狀上高度匹配的給受體分子。我們對兩者在溶液相、液晶相、以及固態(tài)下的相互作用，進行了詳細的表征。我們成功實現(xiàn)了不同組分共同形成一維結(jié)構(gòu)的概念，這對未來的材料設(shè)計提供了一個新的思路。
獲獎情況
- Isomeric Effect on Microscale Self-Assembly: Interplay Between Molecular Property and Solvent Polarity in the Formation of 1D n-Type Microbelts. Chemistry, A European Journal, 2008, 14, 7760. One Dimensional Microwires Formed by Coassembly of complementary Aromatic Donor and Acceptor, Advanced Functional Materials, 2009, 19, 1746. （封面）
鑒定結(jié)果
參考文獻
- a)J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10496-10497. b)Nano Lett. 2007, 7, 2847-2853. c)J. Phys. Chem. C. 2007, 111, 9177-9183. d)J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12386-12387.
同類課題研究水平概述
- 納米材料的合成與應(yīng)用是上世紀(jì)九十年代末興起的研究熱潮。然而，傳統(tǒng)的納米材料研究集中在無機材料，對于有機納米結(jié)構(gòu)的研究非常少。自2005年來，國外陸續(xù)有報道利用有機共軛分子形成的納米結(jié)構(gòu)的表征及應(yīng)用，之后該領(lǐng)域逐漸發(fā)展起來，至今已有約百篇文獻。其中我國中科院化學(xué)所的胡文平教授和吉林大學(xué)的王悅教授在這其中也作出了很多優(yōu)秀的工作。但是從理論上對于有機納米結(jié)構(gòu)的形成進行研究的工作非常少。同時，所得到的納米結(jié)構(gòu)往往是由單一的分子結(jié)構(gòu)所形成的。我們的工作正是看中了該領(lǐng)域的這兩個不足，進行嘗試和研究的。
