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www.2015.com化学所在有机纳米纤维的制备及光学特异性研究领域取得重要进展

12 3月 , 2020  

在国家自然科学基金委、科技部、中科院的支持下,化学所光化学院重点实验室姚建年研究员领导的课题组,在有机纳米纤维制备及光学特异性研究领域取得重要进展。他们利用表面活性剂胶束提供的微环境以及分子间p-p相互作用的协同效应,制备了一种电致发光材料1,3-二苯基-2-吡唑啉〔DP〕纳米纤维,并发现DP纳米纤维也表现出特殊的光学性能。这一重要进展对于研究有机纳米材料的形貌调控,理解维度对有机晶体电子结构的影响以及有机纳米材料在新型光电器件中的应用研究具有重要意义。该研究成果于近期出版的国际著名期刊《德国应用化学》(Angew.
Chem. Int. Ed.
2003, 42, 2883)
上发表,审稿人高度评价了这一研究成果,认为这是一种制备特殊几何形状纳米粒子的巧妙而又新颖的方法。

迄今为止,纳米尺度下的金属和半导体已成功实现了尺寸和形貌的调控并发现其电子结构依赖于材料的尺寸和维度。在纳米材料的研究中,人们亦发现了有机体系中有别于无机体系的尺寸效应。同样,对有机纳米材料形貌调控以及形貌对其电学和光学性能的影响将是材料研究中重要的科学问题。

表面活性剂分子的水溶液在超过其临界胶束浓度时将形成球状胶束。胶束内部的烷基链提供了一个憎水区域,从而实现对有机分子的增溶效应。外加物的引入诱导表面活性剂分子形成棒状胶束,在DP分子间p-p相互作用以及胶束模板的限域作用的协同作用下,分子堆积形成纳米纤维。

姚建年研究员领导的课题组对DP纳米纤维的制备条件以及光谱性能进行了深入的研究。他们通过控制目标化合物分子与表面活性剂的摩尔比,实现了对DP纳米结构形貌调控,如下图所示:当N值大于2.0时,纳米纤维形成,纤维的直径可由N值调控;
N值小于2.0,
DP分子形成纳米颗粒。研究发现:在纳米纤维中,DP分子有序排列,吸收光谱420nm处出现J-聚体的吸收峰,
且随N值增大,相对强度增大;同时,由于环境刚性增强和分子有序性的增加,发射峰窄化。

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DP样品的FESEM图像和吸收光谱:a-e 分别对应不同N值:1.7; 2.3; 3.3; 5.0;
10.0

基于吡唑啉类化合物的优异的光学性能,DP纳米纤维的制备以及J-聚体的形成,将使其在光电器件的研制中具有重要用途,并为有机纳米材料的制备和形貌的调控提供了新思路。

(光化学院重点实验室供稿)

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