零维有机微纳晶体组装体的可控制备及其高性能传感器件的研究

有机微纳晶体具有独特的光电性质，但整体的无序性限制了其实际应用。因此，以有机微纳晶体作为组装基元来构筑大面积的功能性强的组装体结构，是推进其实际应用的关键。但由于有机晶体尺寸可控性较差、表面化学修饰困难等原因，该领域研究进展缓慢，相关研究亟待开展。本项目拟以苝的一系列衍生物为研究对象，在前期工作的基础上，通过外加稳定剂实现微纳晶体的可控合成，同时修饰晶体表面，辅助诱导晶体自组装；或者通过外加电场诱导晶体受控自组装，实现大面积、有序、图案化的组装体结构。对组装体的形成过程及其控制技术展开研究，并从超分子化学、流体力学、表面化学等角度对组装体的形成机理进行系统研究。在此基础上，构建基于组装体结构的传感器件，研究器件性能。本项目的研究有望加深对有机微纳晶体组装规律的认识，并对有机微纳晶体向实用化发展起到积极促进作用。

有机零维微纳晶体具有独特的光电性质，但整体的无序性限制了其实际应用，发展有机零维微纳晶体的组装方法是其走向应用的关键。因此，本项目发展了外加电场力诱导有机零维微纳晶体的可控自组装与图案化的方法，实现了叔丁基苝、三(8-羟基喹啉)铝等零维微纳晶体的大面积有序结构的定点定位排布。其中，电场强度和频率是影响其有序性排布的关键因素。通过引入光刻技术，改变基底光刻胶的图案形状，可以实现有机微纳晶体的图案化排列，如圆环形，方形以及一些复杂图案等。进一步，我们在电场装置里通过倾斜基底进行溶剂挥发，利用电场力与溶剂挥发引起的毛细作用力相结合，进一步增强对晶体的定位排布作用。实现了微纳晶体在ITO电极上定点定位的排列，并且通过调节基底表面光刻胶的几何图形，以及微纳晶体材料的形貌和大小，能够得到不同的排列图案。同时，该方法可以直接将微纳晶体定位在电极上，实现原位的器件制备，这对零维有机微纳晶体的器件应用具有很重要的意义。最后，我们研究了基于有机零维微纳晶体有序组装体的高性能气体传感器件和光电探测器，并对其器件性能进行了系统表征和优化。本项目发展的图案化技术为推动有机零维微纳晶体自组装体系可控合成与器件应用奠定了基础。