摘要：场发射在扫描电子显微镜、平面显示器、压力传感器、加速度传感器以及电子束可寻址记忆器件等许多领域中得到了广泛的应用,分子基材料由于其结构和能带可设计,性质可调和柔性易加工等显著特点,被认为是新一代的场发射材料。本文综述了近年来分子基材料聚集态结构的场发射性质研究的新进展,特别是分子基材料的结构和聚集态形貌和尺寸对场发射性质的影响以及通过对分子基材料的杂化优化其场发射的性质,展望了分子基材料聚集态结构场发射的应用前景和发展趋势。

摘要：设计合成了一个含有p-乙酰氧基苄基单元的四苯乙烯吡啶盐衍生物,利用羧酸酯酶选择性地切除乙酰基以及所致的连锁反应将其从水溶性吡啶盐结构转为中性吡啶结构,使其聚集,实现荧光"点亮",从而发展了新型的羧酸酯酶活性分析和抑制剂筛选的荧光探针.

摘要：超分子自组装是发展超分子电子学的重要途径。随着纳米科学和技术的迅速发展,自组装技术已成功地应用于纳米尺度物质的维数、形貌和功能等的调控。作为构筑分子水平上一维、二维、三维有序功能结构和高有序分子聚集态结构的关键技术,超分子自组装技术有力地推动了具有优良光、电、磁性能的分子材料和纳米功能材料更深层次的研究。本文综述了超分子自组装在富勒烯科学领域的基础研究和应用,特别是对有利于自组织和自组装功能的富勒烯基衍生物的设计与合成、超分子作用力引导的具有特定结构的分子体系的可控自组装、以及富勒烯分子聚集态结构材料的光物理过程、超分子中电子转移和能量转移现象进行了描述;并对卟啉、四硫富瓦烯、碗烯和杯芳烃等一系列富π电子化合物和大环主体分子等包含[60]富勒烯的主体化合物的超分子作用和超分自组装体以及通过氢键、π-π作用、静电力和范德华力和金属配位作用形成的[60]富勒烯超分子自组装体进行了总结,对未来发展进行了展望。

摘要：电极–分子接触界面在单分子器件中扮演着至关重要的作用.通过对电极、分子的锚定基团以及电极与分子间作用方式进行设计和调控,可以有效控制电极–分子界面结构和性质,从而影响单分子器件的性能和功能.本文从单分子器件研究的常用技术手段出发,综述单分子器件中常见的电极–分子接触界面类型及构建方式,并进一步阐述机械力、电化学及电场等外场对分子–电极接触界面的调控作用.最后本文围绕单分子器件界面构建及调控的发展进行总结和展望.

摘要：在设计、合成功能分子基元的基础上,综合考虑能量、结构和性质匹配的原则及小尺度下复杂的物理化学现象等关键科学问题,建立了自组装新方法,发展了尺寸与结构可控的分子聚集态结构材料定向、定维自组装技术,构建了大面积、高有序分子聚集态结构材料.并研究了有序异质和同质结构以及表界面问题,特别是界面活性、界面连接等关键科学问题.证明了分子聚集态材料中的性质和性能与形貌、尺寸和维数的强烈依赖关系.从合成化学新的视角出发,建立了合成碳的新同素异形体——石墨炔的新方法,并研究了石墨炔在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域的应用.这些研究对化学、材料科学、物理学、微电子学等基础科学研究以及基于这些学科的交叉研究具有重大的科学意义.

摘要：非富勒烯太阳能电池目前已经成为有机太阳能电池的研究热点,大量的共轭电子受体分子被开发,并成功应用到高性能光伏器件中。共轭分子作为非富勒烯电子受体,需要综合考虑吸收、能级、电子传输以及结晶性等,其中宽吸收光谱可以提高对太阳光谱的利用,是分子设计中重要因素之一。本工作中,我们设计一种新型电子受体分子,以卟啉为核、萘酰亚胺为端基以及炔为桥连基团。这种新型分子具有近红外的吸收光谱以及合适的能级。将一种具有吸收互补的共轭聚合物为电子给体,星型分子为电子受体应用到电池的活性层中,我们获得了1.8%的能量转换效率,电池的光谱响应为300–900 nm。实验结果证明了这种以卟啉为核的分子设计在实现近红外吸收的电子受体方面具有重要应用前景。

摘要：围绕有机共扼大π体系这一主题,利用共价键、配位键及弱相互作用如氢键、π-π堆积、亲水-疏水作用设计了一系列自组装超分子结构,在具有光电转换性能的给受体系、配位聚合物、光驱动的分子机器、空心胶囊等几个方面开展了一系列研究工作.

摘要：功能分子在外界刺激(酸、碱、光等)的诱导下能发生分子构型、构象变化,并引起相应的物理化学性质变化,或能实现特定的功能,例如具有方向性的电子、能量转移,对分子/离子的识别能力的调控,以及光/电开关功能.功能分子的设计是分子材料科学研究的基础.作者将就我们在分子机器,化学传感器等功能分子的设计合成与性质研究领域取得的进展作一总结,并对未来的发展进行了描述.

摘要：自然界中的生命体系经过40多亿年的进化,实现了对能源的高效转换、存储和利用.特别是生物膜上的各类孔道结构在其中起着重要作用.基于仿生智能纳米通道的先进能源转换体系从生物离子通道中获取与能量转换相关的启示(例如,电鳗放电、ATP合成、视网膜、紫膜等),从原理和结构上模仿生命体系中高效能量转换的某一个侧面,通过产能材料的设计和转换器件的组装,实现机械能到电能、光能到电能、光能到化学能等不同能量形式之间的转换.我们综述了目前应用人工合成的纳米尺度孔道结构进行仿生能源转换的三个热点领域:纳米流体动能-电能转换,纳米流体反向电渗析系统和基于仿生智能纳米孔道的先进能源转换体系.基于智能纳米孔道的能源转换方法摆脱了传统发电设备所必需的机械转动装置的束缚,在可以预见的范围内,仿生产能器件的效能必将超越已有人工体系,为面向未来的能源技术的创新提供了新思路,新理论和新方法.

摘要：本文简要回顾了本人在中科院化学所30年的研究历程,重点介绍了在共轭高分子(包括导电聚吡咯电化学、聚合物发光电化学池(LEC)和共轭聚合物给体光伏材料)方面的研究成果。在导电聚吡咯电化学方面,对导电聚吡咯的电化学制备和电化学性质进行了深入研究,阐明了各种电化学聚合条件对制备的导电聚吡咯电导和力学强度等的影响,发现电解液溶剂给电子性(Donor number)对吡咯电化学聚合制备的导电聚吡咯电导的影响:溶剂Donor number越小制备的导电聚吡咯电导越高;使用非离子表面活性剂添加剂在水溶液中制备出表面非常光滑和高力学强度的导电聚吡咯薄膜;对于吡咯电化学聚合提出了电解液阴离子参与的阳离子自由基聚合机理,并推到出吡咯电化学聚合反应的动力学方程;发现在NaNO3水溶液中电化学聚合制备的导电聚吡咯除存在主链氧化、对阴离子掺杂结构外,还存在质子酸掺杂结构;阐明了导电聚吡咯在水溶液中电化学还原和再氧化的机理及其电化学过程的可逆性和稳定性,以及导电聚吡咯在有机电解液中特殊的第一次还原和再氧化的机理。在LEC方面,通过交流阻抗法确认了LEC的电化学掺杂机理和p-i-n结构,合成了多种适用于LEC的主链带离子导电单元的兼具离子导电性的发光嵌段共聚物,避免了LEC活性层中存在的发光聚合物和离子导电聚合物的分相问题;使用离子液体作为电解质制备了室温准冷冻p-i-n结LEC,改善了LEC的电致发光性能。在共轭聚合物给体光伏材料方面,我们提出了通过共轭侧链来拓宽聚合物吸收和提高空穴迁移率的分子设计思想,设计和合成了一系列带共轭侧链的二维共轭聚噻吩衍生物以及基于二噻吩取代苯并二噻吩的窄带隙高效二维共轭聚合物给体光伏材料。我们使用烷硫基取代进一步降低了这类二维共轭聚合物的HOMO能级从而进一步提高了其光伏性能。最后介绍了本组二维共轭聚合物给体光伏材料在非富勒烯聚合物太阳能电池方面的最新研究进展。