JACS－姚建年付紅兵－有機介觀低維結構研究

在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，最近，中科院化學所光化學院重點實驗室姚建年院士和付紅兵研究員在有機介觀低維結構的形成機制和構筑方法方面取得了新進展。
 
由于有機分子的熱穩定性不如無機化合物，長期以來，有機低維結構的構筑方法受到諸多限制，嚴重阻礙了有機低維結構的大規模、可控性制備以及有機低維結構的自組裝進程。他們在前期工作的基礎上(J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1434-1439; Adv. Func. Mater. 2006, 16, 1985-1991)，發展了液相膠體化學反應法制備苝分子的介觀低維結構(《美國化學學會雜志》J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7305-7312)。通過控制體系化學勢的高低實現了低維結構形成過程中成核與生長動力學過程的分離以及調控，實現了< 100nm情況下有機低維結構的尺寸控制，為進一步的大規模、三維自組裝鋪平了道路。苝的E-型與Y-型激發子可以通過低維結構的尺寸得到調節；在它們的多級自組裝超結構中，發現有機低維結構之間的耦合效應可以產生新的介觀依賴特性。這一研究結果表明，液相膠體化學反應法可以實現有機低維結構的可控性制備及其高度有序的三維自組裝超結構，為剪裁有機分子材料的性質以及器件化開辟了新的途徑。
 
除了構筑方法，在有機低維結構的形成機制方面，為了研究分子結構決定的分子間各向異性相互作用對不同尺度下分子聚集過程的影響規律，研究人員在前期工作的基礎上(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4060-4063)，設計、合成了三種同分異構的有機小分子，并發現三種異構體形成截然不同的納米結構：納米球，納米線和納米方塊。通過比較不同同分異構分子簇集形成的預聚體，發現了分子結構與低維結構形貌之間的內在關聯性。相關研究工作作為熱點文章發表于(Chem. Commun. 2007, 1623-1625)。隨后被英國皇家化學學會綜合評述雜志(Chemistry World 2007, 4(5)，C35)以Research Highlights形式報道，認為是向理性化設計有機納米材料邁進了一步，被Nature Nanotechnology在互聯網上以Research Highlights(DOI:10.1038/nnano.2007.129)形式進行了評述；又被美國化學學會(Chemical & Engineering News 2007, 85(19),p54)選作科技焦點文章Science & Technology Concentrates。

液相膠體化學反應法制備有機介觀低維結構及其自組裝示意圖

分子結構對有機低維結構形貌的影響