有機半導體分子的二維界面共組裝
發(fā)布時間：2021-10-29 20:12
界面有機半導體納米結構和性質與半導體電子器件性能息息相關。表界面有機半導體體系的研究可為揭示和理解分子相互作用機制提供實驗和理論基礎,為設計性能優(yōu)異的有機半導體材料或器件提供指導。本論文主要利用掃描隧道顯微鏡等技術,研究有機半導體分子在二維界面的自組裝行為。在研究寡聚噻吩溶液組裝的基礎上,探索聚苯乙炔類聚合物的氣-液界面自組裝,并進一步研究n-型稠環(huán)芳酰亞胺衍生物的固-液界面二維結晶行為。研究內容分為以下四部分:1.研究了肽-四噻吩-肽（PTP）在溶劑中的組裝。通過改變混合溶劑比例改變溶劑極性,探索溶劑極性對組裝結構和性質的影響。研究發(fā)現PTP可以在THF/己烷溶液中（40-80%v的己烷）形成纖維。這種纖維穩(wěn)定存在,不隨時間變化。另一方面,PTP在THF/水的混合溶液中含水量為40%至60%v時形成囊泡和平行四邊形片兩種有序納米結構。平行四邊形片可以隨時間延長轉變成囊泡。纖維表現出囊泡和平行四邊形片所不具有的超分子手性。溶液體系的組裝機制研究為二維界面組裝研究提供研究基礎和參考。2.研究了三種具有手性中心的聚苯乙炔衍生物在氣-液二維界面的自組裝行為,研究目的為對比體相與二維界面對聚合...
【文章來源】：青島科技大學山東省
【文章頁數】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
預期的（a）和實驗觀察的（b）4-ABAs的超分子模式；（c）4-OC20BA在1-苯基辛烷/HOPG界面的STM圖像；（d）擬議的模式；（e）分子模型顯示了4-ABAs在石墨晶格上的兩種可能排列方式，烷基鏈之間的距離相應[15]
有機半導體分子的二維界面共組裝4圖1-2(a，b)在1-辛酸/HOPG界面上物理吸附的4-OC20BA的STM圖像；（c）暫定分子模型，紅色箭頭指示甲基末端的位置[16]。Figure1-2(a,b)STMimagesof4-OC20BAphysisorbedatthe1-octanoicacid/HOPGinterface;(c)Tentativemolecularmodel,redarrowsindicatelocationsofterminalmethylgroups[16].1.2.1.3濃度對固-液界面自組裝的影響溶質濃度在固-液界面的自組裝中起著重要作用，尤其是當可能存在兩種或更多種堆積密度或吸附能不同的多晶型物時。以烷氧基化的脫氫苯并環(huán)戊烯（DBA）衍生物為例，發(fā)現濃度對界面自組裝的影響（圖1-3a）。通過使用細致的濃度控制策略[17]，可以獲得低密度的納米孔網絡或高密度的線性堆積。圖1-3b和1-3c中顯示的STM圖像清楚地說明了DBA-OC16衍生物的線性和多孔蜂窩網絡的濃度依賴性表面覆蓋率，DBA-OC16衍生物的行為與DBA衍生物相同。對具有不同烷氧基鏈長度的DBA的濃度依賴性自組裝進行了系統檢查，但發(fā)現該轉化所能達到的濃度范圍取決于烷基鏈長度。對于具有較小烷氧基鏈的DBA，蜂窩網絡的表面覆蓋率與濃度呈線性關系，而對于具有較長烷氧基鏈的DBA，該關系呈指數關系（圖1-3e）。為了進一步了解液固界面上DBA的濃度控制結構選擇的機理，提出了一個熱力學模型[17]，該模型揭示了濃度依賴性是由兩種模式的不同穩(wěn)定性和分子密度引起的。線性和多孔網絡每單位面積的吸附能之間的比較表明，它們可與較小的DBA相比，并且差異隨著鏈長的增加而增加，有利于緊密堆積的結構。這與DBA傾向于線性結構的高濃度趨勢一致。但是，隨著濃度的降低，吸附以覆蓋基板表面的分子數量減少。在這種情況下，DBA傾向于使用多孔網絡，以使每個分子的吸附能最大化。
青島科技大學研究生學位論文5圖1-3(a)DBA的分子結構；（b，c）從1,2,4-三氯苯（b，1.1×10-4molL-1）和低（c，5.7×10-6molL-1）濃度獲得的DBA-OC16單層；（d）線性到多孔過渡的示意圖；（e）蜂窩圖案（θ）的表面覆蓋率對DBA濃度的依賴性[17]。Figure1-3(a)MolecularstructureoftriangularDBA;(b,c)DBA-OC16monolayerathigh(b,1.1×10-4molL-1)andlow(c,5.7×10-6molL-1)concentrationsobtainedfrom1,2,4-trichlorobenzene(TCB)solutions;(d)Schematicillustrationofthelineartoporoustransition;(e)Dependenceofthesurfacecoverageofhoneycombpattern(θ)ontheDBAconcentrationfordifferentDBAderivatives[17].1.2.1.4固-液界面二維晶體工程通過操縱超分子相互作用來構建定義明確的2D超分子體系結構可以稱為2D晶體工程[3]。超分子相互作用用于預設計和制造表面的分子模塊，可以利用氫鍵，金屬配體配位和離子相互作用等。范德華力的應用是最為廣泛的。以DBA衍生物的自組裝為例，DBA構件的獨特自組裝行為可用于創(chuàng)建復雜的多組分超分子結構。此外，具有扭曲結構的孔表明可以容納更多的納米簇，通過改變其結構的方式，相互交叉的分子上的烷氧基鏈之間的弱范德華相互作用產生這種靈活性[17]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國家納米科學中心在利用自組裝結構調控表界面化學反應構建納米材料圖案方面取得新進展[J]. 新型. 化工新型材料. 2020(02)
[2]界面聚合自組裝合成三維多孔網絡狀聚鄰甲基苯胺[J]. 后振中,楊慶浩,劉俊. 功能高分子學報. 2016(03)
博士論文
[1]超分子二維組裝體的構筑及其功能的研究[D]. 劉鑫.吉林大學 2019
本文編號：3465321
【文章來源】：青島科技大學山東省
【文章頁數】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
預期的（a）和實驗觀察的（b）4-ABAs的超分子模式；（c）4-OC20BA在1-苯基辛烷/HOPG界面的STM圖像；（d）擬議的模式；（e）分子模型顯示了4-ABAs在石墨晶格上的兩種可能排列方式，烷基鏈之間的距離相應[15]
有機半導體分子的二維界面共組裝4圖1-2(a，b)在1-辛酸/HOPG界面上物理吸附的4-OC20BA的STM圖像；（c）暫定分子模型，紅色箭頭指示甲基末端的位置[16]。Figure1-2(a,b)STMimagesof4-OC20BAphysisorbedatthe1-octanoicacid/HOPGinterface;(c)Tentativemolecularmodel,redarrowsindicatelocationsofterminalmethylgroups[16].1.2.1.3濃度對固-液界面自組裝的影響溶質濃度在固-液界面的自組裝中起著重要作用，尤其是當可能存在兩種或更多種堆積密度或吸附能不同的多晶型物時。以烷氧基化的脫氫苯并環(huán)戊烯（DBA）衍生物為例，發(fā)現濃度對界面自組裝的影響（圖1-3a）。通過使用細致的濃度控制策略[17]，可以獲得低密度的納米孔網絡或高密度的線性堆積。圖1-3b和1-3c中顯示的STM圖像清楚地說明了DBA-OC16衍生物的線性和多孔蜂窩網絡的濃度依賴性表面覆蓋率，DBA-OC16衍生物的行為與DBA衍生物相同。對具有不同烷氧基鏈長度的DBA的濃度依賴性自組裝進行了系統檢查，但發(fā)現該轉化所能達到的濃度范圍取決于烷基鏈長度。對于具有較小烷氧基鏈的DBA，蜂窩網絡的表面覆蓋率與濃度呈線性關系，而對于具有較長烷氧基鏈的DBA，該關系呈指數關系（圖1-3e）。為了進一步了解液固界面上DBA的濃度控制結構選擇的機理，提出了一個熱力學模型[17]，該模型揭示了濃度依賴性是由兩種模式的不同穩(wěn)定性和分子密度引起的。線性和多孔網絡每單位面積的吸附能之間的比較表明，它們可與較小的DBA相比，并且差異隨著鏈長的增加而增加，有利于緊密堆積的結構。這與DBA傾向于線性結構的高濃度趨勢一致。但是，隨著濃度的降低，吸附以覆蓋基板表面的分子數量減少。在這種情況下，DBA傾向于使用多孔網絡，以使每個分子的吸附能最大化。
青島科技大學研究生學位論文5圖1-3(a)DBA的分子結構；（b，c）從1,2,4-三氯苯（b，1.1×10-4molL-1）和低（c，5.7×10-6molL-1）濃度獲得的DBA-OC16單層；（d）線性到多孔過渡的示意圖；（e）蜂窩圖案（θ）的表面覆蓋率對DBA濃度的依賴性[17]。Figure1-3(a)MolecularstructureoftriangularDBA;(b,c)DBA-OC16monolayerathigh(b,1.1×10-4molL-1)andlow(c,5.7×10-6molL-1)concentrationsobtainedfrom1,2,4-trichlorobenzene(TCB)solutions;(d)Schematicillustrationofthelineartoporoustransition;(e)Dependenceofthesurfacecoverageofhoneycombpattern(θ)ontheDBAconcentrationfordifferentDBAderivatives[17].1.2.1.4固-液界面二維晶體工程通過操縱超分子相互作用來構建定義明確的2D超分子體系結構可以稱為2D晶體工程[3]。超分子相互作用用于預設計和制造表面的分子模塊，可以利用氫鍵，金屬配體配位和離子相互作用等。范德華力的應用是最為廣泛的。以DBA衍生物的自組裝為例，DBA構件的獨特自組裝行為可用于創(chuàng)建復雜的多組分超分子結構。此外，具有扭曲結構的孔表明可以容納更多的納米簇，通過改變其結構的方式，相互交叉的分子上的烷氧基鏈之間的弱范德華相互作用產生這種靈活性[17]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國家納米科學中心在利用自組裝結構調控表界面化學反應構建納米材料圖案方面取得新進展[J]. 新型. 化工新型材料. 2020(02)
[2]界面聚合自組裝合成三維多孔網絡狀聚鄰甲基苯胺[J]. 后振中,楊慶浩,劉俊. 功能高分子學報. 2016(03)
博士論文
[1]超分子二維組裝體的構筑及其功能的研究[D]. 劉鑫.吉林大學 2019
本文編號：3465321
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