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基本信息

項(xiàng)目名稱：
功能化有機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)踐進(jìn)行了深入研究。
詳細(xì)介紹：
至今為止的絕大部分研究仍集中在無機(jī)化合物的一維納米結(jié)構(gòu)上，有機(jī)納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展相對滯后。有機(jī)分子形成納米結(jié)構(gòu)的方式、性能均與無機(jī)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(gè)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(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。相對于二維平面或三維結(jié)構(gòu)，有機(jī)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(diǎn)。然而我們認(rèn)識(shí)到，對于有機(jī)一微結(jié)構(gòu)的形成過程和機(jī)制仍存在著諸多尚未解決的問題；同時(shí)，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(jī)一維微納結(jié)構(gòu)的合成、表征及應(yīng)用進(jìn)行了研究探索。

作品圖片

  • 功能化有機(jī)一維微/納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用
  • 功能化有機(jī)一維微/納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用
  • 功能化有機(jī)一維微/納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用
  • 功能化有機(jī)一維微/納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

通過查閱文獻(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)，有機(jī)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(fèi)時(shí)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(shí)，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(jìn)性及獨(dú)特之處

本課題著眼于有機(jī)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(shí)用性。同時(shí)，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(gè)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(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

如前文所述，有機(jī)光電材料，如有機(jī)發(fā)光二極管，有機(jī)太陽能電池，和有機(jī)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(jī)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(jī)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(xì)致的理論計(jì)算，我們對此結(jié)果進(jìn)行了解釋，并提出了一些半經(jīng)驗(yàn)性的規(guī)則。同時(shí)，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(jìn)行了詳細(xì)的表征。我們成功實(shí)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(jì)提供了一個(gè)新的思路。

獲獎(jiǎng)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(xiàn)

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(jī)材料，對于有機(jī)納米結(jié)構(gòu)的研究非常少。自2005年來，國外陸續(xù)有報(bào)道利用有機(jī)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(xiàn)。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(jī)納米結(jié)構(gòu)的形成進(jìn)行研究的工作非常少。同時(shí)，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(gè)不足，進(jìn)行嘗試和研究的。
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