一维有机纳米结构的有序及图案化生长

论文摘要

近几年来,越来越多的研究者开始关注一维有机纳米结构的制备及性质研究。一维有机纳米结构具有特殊的性质,有望成为除纳米碳管和其他无机一维纳米材料之外的新的选择,用于纳米尺度的光电器件。已经有文献报道用多种方法制备一维有机纳米结构。但是,关于一维有机纳米结构的有序自组装和图案化生长的报道却很少。而且有序排列的纳米线一般是通过模板法或者电（磁）场辅助生长的办法获得的,需要额外的步骤去除模板或者需要外加的电（磁）场;而图案化的纳米结构一般是通过刻蚀获得的,操作比较麻烦。因此,研究新的简单方法制备有序排列或图案化的一维有机纳米结构,从而为其应用及器件化带来便利,是十分必要和紧迫的。一、有机纳米线的有序定向排列我们把溶剂挥发和液-液界面的有序自组装有机地结合在一起,成功制备了方酸染料（SQ）有序定向排列纳米线。这些纳米线具有单晶结构,尺寸大小可以控制。有机纳米线在液-液界面自组装为有序单层膜或超薄膜,所得到有序纳米线易于转移到不同的固体表面（硅片或玻璃等）,而且利用层层自组装的办法,非常易于制备多层平行或相互正交结构。这种方法同样可用于其他有机小分子化合物,具有一定的普适性。以定向排列的SQ纳米线为基础,制备的纳米器件表现出良好的光导性质,光电导比暗电导增加了近十倍。而且器件性能稳定,重复性好。二、有机纳米线的定向及图案化生长溶液在固体表面的挥发涉及到一系列的物理过程,如分子自组装、分子在液滴中的径向流动、反浸润等,如果对这些过程加以控制,就有可能控制有机纳米结构在固体表面的生长。我们使用溶液在固体表面挥发的方法成功制备了SQ单晶纳米线。在适当的条件下,SQ纳米线可自发地组装成有序阵列结构,这些纳米线阵列宏观上组成同心的圆环或者多条平行的带。纳米线阵列的密度、宽度和周期性间隔可以控制。分析表明,溶剂挥发诱导的径向流动和较强的分子间相互作用共同引起了纳米线形成过程中的定向排列。接触线的粘附与固体表面对液滴的反浸润之间的竞争,促使纳米线在固体表面周期性间隔生长。这种方法也适用于其他小分子化合物,具有一定的普适性。而且可以直接在预制微电极的衬底上生长纳米结构,便于器件制备,有利于大面积制备纳米线器件阵列。所制备的SQ纳米线器件表现出良好的光导性质,在未来的纳米光电器件中具有潜在的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料概况
• 1.2 一维纳米材料
• 1.2.1 一维纳米结构的制备
• 1.2.2 一维纳米结构的性质及应用
• 1.3 有机纳米材料
• 1.4 一维有机纳米结构的制备
• 1.4.1 溶剂交换法
• 1.4.2 溶剂挥发法
• 1.4.3 真空气相沉积
• 1.4.4 硬模板法
• 1.4.5 表面活性剂法
• 1.5 一维有机纳米结构的性质研究
• 1.5.1 发光性质
• 1.5.2 光波导性质
• 1.5.3 光电导性质
• 1.5.4 场效应晶体管
• 1.5.5 场发射性质
• 1.6 本论文选题思路和主要内容
• 1.7 参考文献
• 第二章 有机纳米线的有序自组装及光电性质
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品及试剂
• 2.2.2 表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 方酸染料纳米结构的表征
• 2.3.2 有序纳米线生长机理分析
• 2.3.3 有机纳米线在液-液界面自组装的普适性
• 2.3.4 有序有机纳米线的光电性质研究
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 方酸染料纳米线的定向及图案化生长
• 3.1 引言
• 3.2 实验药品及表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 方酸染料纳米线的制备与表征
• 3.3.2 图案化有序纳米结构的制备
• 3.3.3 纳米结构生长机理
• 3.3.4 纳米线器件的制备
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 第四章 溶剂交换法制备一维有机纳米结构
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 SQ-C4 一维纳米结构的制备与表征
• 4.3.2 Salophen 一维纳米结构的制备与表征
• 4.3.3 DBP 一维纳米结构的制备与表征
• 4.4 本章小结
• 4.5 参考文献
• 第五章 结论
• 发表文章目录
• 致谢