有机半导体分子的二维界面共组装
发布时间：2021-10-29 20:12
界面有机半导体纳米结构和性质与半导体电子器件性能息息相关。表界面有机半导体体系的研究可为揭示和理解分子相互作用机制提供实验和理论基础,为设计性能优异的有机半导体材料或器件提供指导。本论文主要利用扫描隧道显微镜等技术,研究有机半导体分子在二维界面的自组装行为。在研究寡聚噻吩溶液组装的基础上,探索聚苯乙炔类聚合物的气-液界面自组装,并进一步研究n-型稠环芳酰亚胺衍生物的固-液界面二维结晶行为。研究内容分为以下四部分:1.研究了肽-四噻吩-肽（PTP）在溶剂中的组装。通过改变混合溶剂比例改变溶剂极性,探索溶剂极性对组装结构和性质的影响。研究发现PTP可以在THF/己烷溶液中（40-80%v的己烷）形成纤维。这种纤维稳定存在,不随时间变化。另一方面,PTP在THF/水的混合溶液中含水量为40%至60%v时形成囊泡和平行四边形片两种有序纳米结构。平行四边形片可以随时间延长转变成囊泡。纤维表现出囊泡和平行四边形片所不具有的超分子手性。溶液体系的组装机制研究为二维界面组装研究提供研究基础和参考。2.研究了三种具有手性中心的聚苯乙炔衍生物在气-液二维界面的自组装行为,研究目的为对比体相与二维界面对聚合...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
预期的（a）和实验观察的（b）4-ABAs的超分子模式；（c）4-OC20BA在1-苯基辛烷/HOPG界面的STM图像；（d）拟议的模式；（e）分子模型显示了4-ABAs在石墨晶格上的两种可能排列方式，烷基链之间的距离相应[15]
有机半导体分子的二维界面共组装4图1-2(a，b)在1-辛酸/HOPG界面上物理吸附的4-OC20BA的STM图像；（c）暂定分子模型，红色箭头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浓度对固-液界面自组装的影响溶质浓度在固-液界面的自组装中起着重要作用，尤其是当可能存在两种或更多种堆积密度或吸附能不同的多晶型物时。以烷氧基化的脱氢苯并环戊烯（DBA）衍生物为例，发现浓度对界面自组装的影响（图1-3a）。通过使用细致的浓度控制策略[17]，可以获得低密度的纳米孔网络或高密度的线性堆积。图1-3b和1-3c中显示的STM图像清楚地说明了DBA-OC16衍生物的线性和多孔蜂窝网络的浓度依赖性表面覆盖率，DBA-OC16衍生物的行为与DBA衍生物相同。对具有不同烷氧基链长度的DBA的浓度依赖性自组装进行了系统检查，但发现该转化所能达到的浓度范围取决于烷基链长度。对于具有较小烷氧基链的DBA，蜂窝网络的表面覆盖率与浓度呈线性关系，而对于具有较长烷氧基链的DBA，该关系呈指数关系（图1-3e）。为了进一步了解液固界面上DBA的浓度控制结构选择的机理，提出了一个热力学模型[17]，该模型揭示了浓度依赖性是由两种模式的不同稳定性和分子密度引起的。线性和多孔网络每单位面积的吸附能之间的比较表明，它们可与较小的DBA相比，并且差异随着链长的增加而增加，有利于紧密堆积的结构。这与DBA倾向于线性结构的高浓度趋势一致。但是，随着浓度的降低，吸附以覆盖基板表面的分子数量减少。在这种情况下，DBA倾向于使用多孔网络，以使每个分子的吸附能最大化。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3(a)DBA的分子结构；（b，c）从1,2,4-三氯苯（b，1.1×10-4molL-1）和低（c，5.7×10-6molL-1）浓度获得的DBA-OC16单层；（d）线性到多孔过渡的示意图；（e）蜂窝图案（θ）的表面覆盖率对DBA浓度的依赖性[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-液界面二维晶体工程通过操纵超分子相互作用来构建定义明确的2D超分子体系结构可以称为2D晶体工程[3]。超分子相互作用用于预设计和制造表面的分子模块，可以利用氢键，金属配体配位和离子相互作用等。范德华力的应用是最为广泛的。以DBA衍生物的自组装为例，DBA构件的独特自组装行为可用于创建复杂的多组分超分子结构。此外，具有扭曲结构的孔表明可以容纳更多的纳米簇，通过改变其结构的方式，相互交叉的分子上的烷氧基链之间的弱范德华相互作用产生这种灵活性[17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国家纳米科学中心在利用自组装结构调控表界面化学反应构建纳米材料图案方面取得新进展[J]. 新型. 化工新型材料. 2020(02)
[2]界面聚合自组装合成三维多孔网络状聚邻甲基苯胺[J]. 后振中,杨庆浩,刘俊. 功能高分子学报. 2016(03)
博士论文
[1]超分子二维组装体的构筑及其功能的研究[D]. 刘鑫.吉林大学 2019
本文编号：3465321
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
预期的（a）和实验观察的（b）4-ABAs的超分子模式；（c）4-OC20BA在1-苯基辛烷/HOPG界面的STM图像；（d）拟议的模式；（e）分子模型显示了4-ABAs在石墨晶格上的两种可能排列方式，烷基链之间的距离相应[15]
有机半导体分子的二维界面共组装4图1-2(a，b)在1-辛酸/HOPG界面上物理吸附的4-OC20BA的STM图像；（c）暂定分子模型，红色箭头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浓度对固-液界面自组装的影响溶质浓度在固-液界面的自组装中起着重要作用，尤其是当可能存在两种或更多种堆积密度或吸附能不同的多晶型物时。以烷氧基化的脱氢苯并环戊烯（DBA）衍生物为例，发现浓度对界面自组装的影响（图1-3a）。通过使用细致的浓度控制策略[17]，可以获得低密度的纳米孔网络或高密度的线性堆积。图1-3b和1-3c中显示的STM图像清楚地说明了DBA-OC16衍生物的线性和多孔蜂窝网络的浓度依赖性表面覆盖率，DBA-OC16衍生物的行为与DBA衍生物相同。对具有不同烷氧基链长度的DBA的浓度依赖性自组装进行了系统检查，但发现该转化所能达到的浓度范围取决于烷基链长度。对于具有较小烷氧基链的DBA，蜂窝网络的表面覆盖率与浓度呈线性关系，而对于具有较长烷氧基链的DBA，该关系呈指数关系（图1-3e）。为了进一步了解液固界面上DBA的浓度控制结构选择的机理，提出了一个热力学模型[17]，该模型揭示了浓度依赖性是由两种模式的不同稳定性和分子密度引起的。线性和多孔网络每单位面积的吸附能之间的比较表明，它们可与较小的DBA相比，并且差异随着链长的增加而增加，有利于紧密堆积的结构。这与DBA倾向于线性结构的高浓度趋势一致。但是，随着浓度的降低，吸附以覆盖基板表面的分子数量减少。在这种情况下，DBA倾向于使用多孔网络，以使每个分子的吸附能最大化。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3(a)DBA的分子结构；（b，c）从1,2,4-三氯苯（b，1.1×10-4molL-1）和低（c，5.7×10-6molL-1）浓度获得的DBA-OC16单层；（d）线性到多孔过渡的示意图；（e）蜂窝图案（θ）的表面覆盖率对DBA浓度的依赖性[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-液界面二维晶体工程通过操纵超分子相互作用来构建定义明确的2D超分子体系结构可以称为2D晶体工程[3]。超分子相互作用用于预设计和制造表面的分子模块，可以利用氢键，金属配体配位和离子相互作用等。范德华力的应用是最为广泛的。以DBA衍生物的自组装为例，DBA构件的独特自组装行为可用于创建复杂的多组分超分子结构。此外，具有扭曲结构的孔表明可以容纳更多的纳米簇，通过改变其结构的方式，相互交叉的分子上的烷氧基链之间的弱范德华相互作用产生这种灵活性[17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国家纳米科学中心在利用自组装结构调控表界面化学反应构建纳米材料图案方面取得新进展[J]. 新型. 化工新型材料. 2020(02)
[2]界面聚合自组装合成三维多孔网络状聚邻甲基苯胺[J]. 后振中,杨庆浩,刘俊. 功能高分子学报. 2016(03)
博士论文
[1]超分子二维组装体的构筑及其功能的研究[D]. 刘鑫.吉林大学 2019
本文编号：3465321
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3465321.html
