北京大学裴坚教授8月31日下午学术报告

发布时间:2014-08-26访问量:70设置

报告人:裴坚教授

 

北京大学化学与分子工程学院

 

题目新型有机半导体材料的研究进展

时间2014831星期日下午300

地点:909号楼一楼B会议室(Conference Room B, 909-1F)

 

摘要:

1.     以“自下而上”构筑硼氮杂石墨烯为长远目标,设计并合成了一系列硼氮杂纳米石墨烯分子。我们以氮杂并苯体系作为起始物,发展了一条简洁的合成路线,高效构筑内嵌两个硼氮单元的纳米石墨烯分子,这也是目前报道的最大的硼氮杂有机共轭分子。该分子在单晶中存在两种分子构型,并表现出独特的分子排列特征。其微米线场效应晶体管器件展现了最高达0.23 cm2 V1 s1的空穴迁移率,同时还具有光导特性。此合成策略具有一定的普适性,可以利用更长的氮杂并苯分子,构筑出更大的、具有更多BN单元的纳米石墨烯分子,这为拓展和丰富氮杂并苯体系提供了便利的条件。为了提高石墨烯中BN单元掺杂的浓度,我们设计并合成了最简单的硼氮杂石墨烯片段——硼氮杂蔻。从三伸苯出发,经过简洁的路线,我们成功构筑了首例含有三个硼氮单元的有机共轭分子。通过对此模型化合物的研究表明,在石墨烯的π体系中引入分散的BN单元,不仅可以有效地打开分子的带隙,同时还会保持石墨烯π体系的连续性。含有多个硼氮单元的纳米石墨烯分子的构筑不仅可以作为模型化合物促进对硼氮杂石墨烯性质的研究和理解,也可以作为石墨烯片段,利用“自下而上”的方法,获得掺杂浓度及位置可控的硼氮杂石墨烯。

2.  异靛青(isoindigo)这一商业可得的染料分子应用于聚合物场效应晶体管领域,并通过一系列的结构设计获得了全新的结构基元BDOPV,得到了一系列高迁移率、高稳定性材料,并实现了高效率、空气稳定的电子传输,极具应用价值。最近,我们进一步利用上海同步辐射光源开展了深入的组装行为和结构性能关系研究。我们研究发现聚合物片段的对称性和最终聚合物骨架的构象具有密切的关系,并且极大地影响着聚合物的有序排列,从而影响聚合物材料的迁移率。我们定量观察到聚合物的链间排列行为,并发现组装的有序程度与器件性能直接相关,我们进一步深入研究聚合物组装行为与结构和性能的关系,在解决共轭聚合物组装结构的表征及其能量传递和电荷转移机制等基本科学问题的同时,为解决聚合物中的低迁移率问题提供理论指导,从而进一步提高共轭聚合物的器件性能。本项工作从结构设计、基元的原创性、研究方法和器件结果等方面都具有鲜明的“中国式标签”,并引领着整个领域的发展,如果能够进一步与组装领域的理论和表征专家进行交叉合作,将会产生重大突破。

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