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裴坚课题组在有机功能半导体材料的合成及其应用中取得进展

发布时间:2011/06/15 信息来源:化学与分子工程学院 编辑:李娜

近日,北京大学化学与分子工程学院裴坚课题组与华南理工曹镛院士合作结合本身在有机半导体材料领域内的工作基础,开发了一系列基于有机功能材料的微纳米功能结构,并对如何调控有机半导体分子在微纳米尺寸上的生长和性质进行了系统研究,最终将其应用于构建新型高效率有机半导体微纳米器件及微纳米体相杂化器件。他们的工作包括:

(1) 完成了一维有机微纳米半导体结构的加工,并实现了高效率场效应晶体管及阵列型控制器件。该成果在2007年的《美国化学会志》中发表(J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12386-12387.)。至今的4年时间里,引用率已达60次以上。该文章的发表标志着裴坚课题组在有机低维度材料体系工作的开始,也表明了该工作的重要意义。

(2) 通过对结构及一维纳米结构生长调控,获得了多个有机主动光波导材料。获得了具有极高可修饰度的X型有机半导体结构,可以在不同条件控制下形成微米尺寸的螺旋晶体或者一维微纳米带状结构。该类分子具有良好的光波导特性,分别实现了单根纳米光纤和多根纳米光纤的耦合传输。该文章作为封面文章发表在《先进功能材料》(Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1746-1752.)。

(3) 利用有机半导体材料在可见紫外光区的强吸收,还将该类一维有机纳米器件加工成高效率紫外检测器。他们开发的以苯并二噻吩为核心周边稠合烷基取代芳香环的大平面分子除了可以在一般的条件下容易的生长形成一维微纳米结构,用于场效应晶体管的研究。在一定的条件下,还能够通过一维结构的相互作用组装成更为高级的三维结构,包括类似于花冠状的结构和球状结构。可以此高级结构为基础加工薄膜获得具有独特表面特性的功能膜。实现了荷叶-玫瑰两种超疏水结构的转换。另一方面,实现了高灵敏度的TNT炸药气体检测。(Chem. Eur. J. 2010, 16, 7309-7318; Langmuir 2010, 26(7), 5213–5216.)

(4)通过将一维高迁移率材料与体相有机薄膜共混的方式获得有机纳米结构——薄膜杂化器件,并大大改善了OLED器件的效率,该项研究还进一步应用于提高有机太阳能电池的效率。基于修饰的稠环结构,获得了可以自主实现从主体材料中分离,形成规整纳米纤维的结构。利用该种结构,得到了有机高分子和有机纤维的溶液加工而成的复合膜,并利用纤维本身较高的空穴迁移率和与高分子良好的界面接触,有效地改善了薄膜载流子传输的平衡,大大提高了有机电致发光二极管的效率。(Adv. Mater. 2008, 20, 964–969.)该文章被当月的SPIE作为重要新闻进行引述。文中指出该类新颖的有机纳米复合薄膜将会成为未来提高有机半导体特性的重要方法。

自2007年来,基于以上成果,共发表影响因子IF > 4.0的文章三十余篇,其中发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemistry Society)7篇,《先进材料》(Advanced Materials)4篇,《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition) 1篇,《先进功能材料》(Advanced Function Materials)1篇封面文章。

 

编辑:李娜

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