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項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 本項(xiàng)目屬于化學(xué)、材料、納米、與信息科學(xué)的交叉研究領(lǐng)域。信息技術(shù)是當(dāng)今三大科技領(lǐng)域之一，以半導(dǎo)體硅、砷化鎵等為材料基礎(chǔ)的信息科學(xué)和技術(shù)對(duì)保障國(guó)家安全、提高人民生活質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著對(duì)新型信息材料及器件的深入研究和探索，使人們意識(shí)到以分子材料為材料基礎(chǔ)的新型電子及光子器件將推動(dòng)信息科學(xué)和技術(shù)的高速發(fā)展。
針對(duì)分子電子學(xué)研究領(lǐng)域中的核心問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)、合成綜合性能優(yōu)良的分子材料？如何構(gòu)筑高性能器件？材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及其工作原理，開(kāi)展了系統(tǒng)的研究工作，并取得了如下研究結(jié)果：1) 設(shè)計(jì)、合成了高遷移率的分子材料，包括：場(chǎng)效應(yīng)材料和碳納米管；制備了場(chǎng)效應(yīng)晶體管和氣體傳感器。2）設(shè)計(jì)、合成了高效的發(fā)光材料，構(gòu)筑了發(fā)光二極管，研究了它們的光、電性能，對(duì)提高器件性能獲得了一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。3）合成非線(xiàn)性光學(xué)材料；利用Langmuir-Blodgett 技術(shù)，真空鍍膜技術(shù)、旋涂方法和自組裝等方法制備了高質(zhì)量的薄膜，進(jìn)行了詳細(xì)的表征，構(gòu)筑了分子整流器和電開(kāi)關(guān)器件。
本研究發(fā)表論文242篇(SCI收錄236篇), 其中影響因子6以上的17篇（J. Am. Chem. Soc., 5篇; Adv. Mater., 7篇; Nano Lett., 1篇; Adv. Funcn. Mater., 4篇), 影響因子3到6之間的68篇。論文被他人引用1950次, 其中10篇代表性論文被他人引用304次。撰寫(xiě)英文專(zhuān)著2章、中文專(zhuān)著2部和中文專(zhuān)著6章。授權(quán)專(zhuān)利18項(xiàng)。在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做大會(huì)報(bào)告3次，邀請(qǐng)報(bào)告40次。
本研究的科學(xué)價(jià)值主要表現(xiàn)在：對(duì)以分子材料為基礎(chǔ)的新型電子及光子器件開(kāi)展了系統(tǒng)的基礎(chǔ)性、前瞻性研究，為分子器件的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。該研究為有機(jī)功能材料領(lǐng)域里的重要課題之一，例如2000年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予本領(lǐng)域的開(kāi)拓者：黑格、麥克迪爾米德和白川英樹(shù)，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電聚合物。Chem. Eng. News, MRS Bulletin，High-Tech Materials Alert和Chem Reaserch News 雜志分別介紹了我們的工作。
主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：
1. 設(shè)計(jì)、合成了一系列有機(jī)半導(dǎo)體材料，包括并五噻吩、并三噻吩衍生物、酞菁衍生物和大環(huán)化合物等。利用它們作為半導(dǎo)體材料構(gòu)筑了場(chǎng)效應(yīng)晶體管，研究了提高器件性能的方法和途徑(歸屬有機(jī)固體化學(xué)，10篇代表論文中的1支持該發(fā)現(xiàn)點(diǎn))。
2. 制備了各種圖案的二維和三維的碳納米管陣列，實(shí)現(xiàn)了定向和定位的可控生長(zhǎng)；利用氣流波動(dòng)法制備了結(jié)構(gòu)和組成可控的分支碳納米管；通過(guò)摻雜法制備了氮摻雜的碳納米管和分子內(nèi)結(jié)型的納米管；利用聚焦離子束刻蝕制備了單根氮化碳納米管和分子內(nèi)結(jié)型的納米管的電子器件，對(duì)其電性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)摻雜可改變材料的電學(xué)性能; 用絕緣材料氧化鋁對(duì)單根碳納米管進(jìn)行了部分包覆，并制備了場(chǎng)效應(yīng)晶體管(歸屬有機(jī)固體化學(xué), 10篇代表論文中的2－4支持該發(fā)現(xiàn)點(diǎn))。
3. 設(shè)計(jì)、合成了新型高發(fā)光效率有機(jī)及聚合物發(fā)光材料和高載流子遷移率的傳輸材料，包括：硅雜環(huán)戊二烯衍生物，窄譜帶的可溶性稀土絡(luò)合物，高發(fā)光效率的PPV衍生物，高分子量的含有CN基的發(fā)光共聚物，超支化聚合物，聚芴類(lèi)共聚物(歸屬有機(jī)固體化學(xué), 10篇代表論文中的8和10支持該發(fā)現(xiàn)點(diǎn))。
4. 對(duì)所合成的發(fā)光材料和傳輸材料的光電性能進(jìn)行了深入研究, 率先發(fā)現(xiàn)硅雜環(huán)戊二烯衍生物具有"聚集誘導(dǎo)熒光"現(xiàn)象和首次提出這一概念，對(duì)其高效電致發(fā)光的原因提出了合理的解釋?zhuān)话l(fā)現(xiàn)2-(2-羥基苯基)苯并噻唑鋅是一種非常好的電子傳輸材料， 其電子傳輸性能優(yōu)于目前被廣泛使用的電子傳輸材料8－羥基喹啉鋁，證明了該鋅絡(luò)合物在單晶及多晶粉末狀態(tài)下是以二聚體形式存在的；觀察到利用TPA-PPV為發(fā)光材料制備的器件具有反常的I-V特性(歸屬有機(jī)固體化學(xué)，10篇代表論文中的5、6和9支持該發(fā)現(xiàn)點(diǎn))。
5. 設(shè)計(jì)、合成非線(xiàn)性光學(xué)材料，包括可溶性的不對(duì)稱(chēng)酞菁和聚炔類(lèi)聚合物；找到了一種酞菁純化的方法；首次研究了不對(duì)稱(chēng)酞菁的二階非線(xiàn)性光學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)酞菁在氣－液界面上的傾角與固體LB膜在基板上傾角相同，觀察到在9層內(nèi)二階諧波強(qiáng)度與雙層膜的層數(shù)的平方有線(xiàn)性關(guān)系，接近理論值；觀測(cè)到聚炔類(lèi)聚合物具有優(yōu)秀的三階光學(xué)非線(xiàn)性特性(歸屬材料化學(xué)，主要論文中的7支持該發(fā)現(xiàn)點(diǎn))。
主要完成人：
1. 朱道本
主要從事分子材料的設(shè)計(jì)、合成和光、電功能器件構(gòu)筑的研究工作，并取得了如下研究結(jié)果：1) 設(shè)計(jì)、合成了高遷移率的分子材料，制備了場(chǎng)效應(yīng)晶體管、整流器和氣體傳感器；2) 設(shè)計(jì)、合成了高效的發(fā)光材料和非線(xiàn)性光學(xué)材料，構(gòu)筑了光電器件；3) 提出了材料和器件的基本問(wèn)題及解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵方法。主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中的 1－5。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的50％。本人是10篇代表論文中1－6和8的通訊作者之一。
2. 劉云圻
主要貢獻(xiàn)為：1) 設(shè)計(jì)、合成了一系列有機(jī)半導(dǎo)體材料，利用它們作為半導(dǎo)體材料構(gòu)筑了場(chǎng)效應(yīng)晶體管; 2) 制備了碳納米管、氮摻雜的碳納米管和分子內(nèi)結(jié)型的納米管, 制備了單根氮化碳納米管和分子內(nèi)結(jié)型納米管的電子器件，對(duì)其電性能進(jìn)行了研究；3) 合成了不對(duì)稱(chēng)酞菁，制備了高電導(dǎo)的LB膜，對(duì)其性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究；4) 設(shè)計(jì)、合成了高效的有機(jī)/高分子光電功能材料, 制備了發(fā)光器件和電開(kāi)關(guān)。主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中的1－5。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中1－8的通訊作者之一和10篇代表論文中10的通訊作者。
3. 于貴
主要貢獻(xiàn)為: 1) 合成了可溶性稀土絡(luò)合物，利用它們構(gòu)筑了窄譜帶的發(fā)光器件；2) 發(fā)現(xiàn)2-(2-羥基苯基)苯并噻唑鋅是一種非常好的電子傳輸材料，其電子傳輸性能優(yōu)于目前被廣泛使用的電子傳輸材料8－羥基喹啉鋁，證明了該絡(luò)合物在固態(tài)下是以二聚體形式存在的；3) 觀察到利用TPA-PPV為發(fā)光材料制備的器件具有反常的I-V特性; 4) 探索了硅雜環(huán)戊二烯衍生物具有高效電致發(fā)光的主要原因。主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中的3和4。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中5，6和10的第一完成人。
4. 唐本忠
主要貢獻(xiàn)為: 1) 設(shè)計(jì)、合成了新型高發(fā)光效率的硅雜環(huán)戊二烯衍生物，制備了高效的發(fā)光器件，其電致發(fā)光的外量子效率高達(dá)8％；2) 對(duì)所合成材料的光電性能進(jìn)行了深入研究, 率先觀察到"發(fā)色團(tuán)在溶液中幾乎不發(fā)光而在聚集狀態(tài)下發(fā)光非常強(qiáng)"的現(xiàn)象，提出"聚集誘導(dǎo)熒光"概念。主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中的3和4。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中9的通訊作者和10篇代表論文中6的主要貢獻(xiàn)者之一。
5. 白鳳蓮
主要貢獻(xiàn)為: 1) 開(kāi)展了超支化聚合物的工作，利用三維空間結(jié)構(gòu)提高發(fā)光效率；2) 設(shè)計(jì)、合成了新型高發(fā)光效率的有機(jī)及聚合物發(fā)光材料，包括：高發(fā)光效率的PPV衍生物和聚芴類(lèi)共聚物；3) 研究了所合成材料的光電特性，考察了分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，利用TPA-PPV制備了高效的發(fā)光器件。主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中的3和4。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中10的主要貢獻(xiàn)者。
10篇代表性論文：
1. A highly p-stacked organic semiconductor for field-effect transistors based on linearly-condensed pentathienoacene/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13281.
2. Two- and three-dimensional alignments and patterns of carbon nanotubes/Adv. Mater., 2002, 14, 165.
3. Coating carbon nanotubes with rare earth oxides multiwalled nanotubes/Adv. Mater., 2004, 16, 350.
4. Controllable fabrication of aligned carbon nanotube alignments: selective position and different lengths/ Adv. Mater., 2002, 14, 1557.
5. Structures, electronic states, and electroluminescent properties of a zinc(II) 2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolate complex/J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 14816
6. Structures, electronic states, photoluminescence, and carrier transport properties of 1,1-disubstituted 2,3,4,5-tetraphenylsiloles/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 6335.
7. Optical second-harmonic generation from Langmuir-Blodgett films of an asymmetrically substituted phthalocyanine/J. Phys. Chem., 1995, 99, 6957.
8. New series of blue-emitting and electron-transporting copolymers based on fluorene/Macromolecules, 2002, 35, 2529.
9. Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole/Chem. Commun., 2001, 1740.
10. Light emitting diodes based on an alterating copolymer containing triphenylamine and phenylene/Appl. Phys. Lett., 1999, 74, 2295.
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