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时机、结构和功能在分子自组装中的精确控制  

2014-09-16 15:38:39|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newcy/newcl/2014/0916/24815.html

由材料纳米构造国际中心(MANA)独立科学家Takashi Nakanishi博士和日本国家材料科学研究所(NIMS)的国际青年科学家中心(ICYS)研究员Martin J. Hollamby博士,带领的一个研究小组发明出一种简单精确的方法控制π-共轭分子自组装的时机、结构和功能。

  

图片来源:NIMS

 

他们的工作是日本国内外研究机构共同主持的一项国际联合研究项目的一部分,也是有机电子材料领域的一项关键技术。

 

材料纳米构造国际中心(MANA)独立型科学家Takashi Nakanishi和日本国家材料科学协会(简称NIMS,现任主席SukekatsuUshioda)国际青年科学家中心(ICYS)研究员(目前是英国基尔大学的一名学者)Martin J. Hollamby带领一个研究小组发明了一种简单精确的方法控制π-共轭分子自组装的时机、结构和功能。

 

作为大阪大学、国家先进工业科学与技术研究所(AIST)、波兰华沙理工大学、荷兰埃因霍温科技大学、法国劳厄-郎之万研究所、英国布里斯托大学、德国马克斯?普朗克胶体与界面研究所共同主持的一项国际联合研究项目的一部分,该项技术是有机电子材料领域的一项关键技术。这个控制过程可能只是给自组装的烷基化π-共轭分子增加一部分基团。

 

在有机电子材料的发展中,自组装是一项重要的技术。它是分子自发形成一种有序结构的现象。然而,由于这些分子之间强烈的聚集趋势,我们很难精确设计π-共轭分子的自组装过程及最终结构,而这恰是有机电子的核心内容。目前还未找到灵巧实用的方法来控制自组装的时机。在此次研究中,该小组克服了这些问题,并发现了关于分子设计及自组装方法的一种新观念,且该想法对各种π-共轭分子适用。

 

在该研究中他们以富勒烯代表π-共轭分子并在其上连接支链烷基链。实验结果显示,表面活性剂(肥皂分子)的亲水部分可能都已被富勒烯所取代。该分子原本在室温下呈液态,但当它连接上富勒烯后就会自组装形成多层薄片结构。当分子的另一部分连接上烷基链后,它又会形成球状微束或凝胶化纤维结构。换句话说,通过在分子的不同部分添加基团,我们就有可能控制自组装的时机,甚至精确控制自组装所得结构。这一现象已经通过富勒烯以外的其它烷基化的π-共轭分子得到证实。所以该研究小组所提出的方法可视作一种能应用于多种π-共轭分子上的新型自组装技术。

 

如果用于自组装的π-共轭分子在室温下可以保持液态,那我们就可先将它直接涂覆于不同形状不同尺寸的基层的表面。然后,通过在合适的时机增加一部分基团,自组装就可以马上实现。自组装多层薄片结构和凝胶化纤维结构均表现出了富勒烯的光导性,因此我们可以根据需要选择形成合适的结构。该研究结果被视为一项可广泛应用的新型自组装技术,这项技术将使工厂生产的有机电子设备更加切合使用目的。

 

该项研究是“通过理论与实验进行软性分子系统的功能研究”项目的一部分(项目负责人:日本理化研究所TaheiTahara)。该项目已获得创新领域科学研究补助金。(翻译:彭爽娟  审稿:王忻怡)  

 

来源:日本国家材料科学研究所

 

原文链接:http://www.sciencedaily.com/releases/2014/08/140829083854.htm

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