基本信息
- 项目名称：
- 功能化有机一维微/纳米结构的制备及应用
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 近年来，有机共轭小分子因其优异的光电性能而被广泛研究。其中，由功能化有机分子形成的一维微/纳米结构具有良好的可加工性和可调节性，在未来的显示技术和电子技术中具有重要应用。本论文就此课题从理论到实践进行了深入研究。
- 详细介绍：
- 至今为止的绝大部分研究仍集中在无机化合物的一维纳米结构上，有机纳米结构的发展相对滞后。有机分子形成纳米结构的方式、性能均与无机化合物有着较大的差别。这一方面为有关分子聚集行为的基础研究提供了一个很好的课题；另一方面特殊的纳米结构，有望成为新一代高效清洁的功能及结构材料而实现其应用价值。相对于二维平面或三维结构，有机一维结构往往具有结晶性好，可溶液加工，器件性能好等特点。然而我们认识到，对于有机一微结构的形成过程和机制仍存在着诸多尚未解决的问题；同时，形成一位结构的往往是单一组分，大大限制了一维结构的功能衍生化。我们的课题正是围绕着上述的问题展开，从不同角度对于有机一维微纳结构的合成、表征及应用进行了研究探索。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过查阅文献我们发现，有机一维微/纳米结构的合成尚缺乏理论指导，其制备过程往往基于费时的trial-and-error过程。本课题拟合成一系列结构相近的平面共轭分子，通过对于其形成一维结构的趋势的比较，期望总结出可用于指导未来合成工作的普遍规律。同时，本课题期望突破传统的单一组分形成一维结构的限制，尝试两组分的共同生长模式。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题着眼于有机光电材料与纳米科技的交叉领域，具有一定的前沿性与实用性。同时，本课题从基础原理出发，试图解决在这一应用领域中的一个基础理论问题，这在同类型中的工作是较少见的。
应用价值和现实意义
- 如前文所述，有机光电材料，如有机发光二极管，有机太阳能电池，和有机场效应晶体管等，在未来的电子学以及光电子学领域有着广泛的应用。使用一维微/纳结构的优势在于加工上的便捷性、高的材料利用率，以及更优异的器件结果。本课题的工作期望为一位有机微/纳材料的生长提供一定的结构-性能的关系，从而为未来的一位有机微/纳材料的制备提供理论的指导。
学术论文摘要
- 第一部分：我们合成了一系列的truxenone的衍生物，这些化合物在不同的溶剂中呈现了不同的形成一维微米结构的趋势。我们发现取代基的数目和位置对于其组装的过程有显著的影响。通过细致的理论计算，我们对此结果进行了解释，并提出了一些半经验性的规则。同时，这一系列化合物构成了一类潜在的n型半导体材料。 第二部分：我们合成了一对在结构和形状上高度匹配的给受体分子。我们对两者在溶液相、液晶相、以及固态下的相互作用，进行了详细的表征。我们成功实现了不同组分共同形成一维结构的概念，这对未来的材料设计提供了一个新的思路。
获奖情况
- 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）
鉴定结果
参考文献
- 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.
同类课题研究水平概述
- 纳米材料的合成与应用是上世纪九十年代末兴起的研究热潮。然而，传统的纳米材料研究集中在无机材料，对于有机纳米结构的研究非常少。自2005年来，国外陆续有报道利用有机共轭分子形成的纳米结构的表征及应用，之后该领域逐渐发展起来，至今已有约百篇文献。其中我国中科院化学所的胡文平教授和吉林大学的王悦教授在这其中也作出了很多优秀的工作。但是从理论上对于有机纳米结构的形成进行研究的工作非常少。同时，所得到的纳米结构往往是由单一的分子结构所形成的。我们的工作正是看中了该领域的这两个不足，进行尝试和研究的。
