多机理和器件界面调控侧链聚合物实现多进制

When can we turn 700 Kg weight Avatar movie films into a small disc? Multi-level data storage materials and device can realize it because the multi-level data storage density in per unit area can improve billion times compared with binary system, therefore, multi-level data storage materials and devices have attracted extensive research in recent years. However, most researches are focused on inorganic nanomaterials and small organic molecules. In this project, through design and synthesis of series of pendent polymers , combining of oxidation-reduction mechanism, charge trap, charge transfer and conformational changes mechanisms, and regulation of the device interface , to realize multi-level data storage materials and devices. With the theoretical prediction of material properties as well as comparison of experimental results , we hope to establish the theoretical basis as a guidance to achieve multi-level performance of the pendent polymers in the subsequent research. Multi-level data storage performance based on pendent polymers, breaking the complex film-forming process of the traditional inorganic materials and organic small molecule material, making the device fabrication process more simple, lower cost, higher efficiency, and a more wider range of applications, we believe the realization of multi-level data storage device based on pendent polymers would accelerate the application pace.

重700公斤《阿凡达》电影拷贝什么时候可以变成一张小小的碟片？现有二进制存储密度已到极限，我们课题组率先在有机小分子突破了三进制存储，其意义是相比二进制在单位面积内信息存储密度呈亿倍增加，从而有望实现700公斤《阿凡达》电影拷贝变成一张碟片。如何在聚合物多进制存储上实现突破，使多进制存储器件的加工工艺变得更加简单？(1)通过分子结构设计，合成系列侧链聚合物，利用侧链功能基团间的电荷转移、氧化-还原、电荷陷阱及构象变化等机理进行组合调控，以及器件界面的调控，实现聚合物材料三进制及四进制性能。(2)借助理论计算对材料性能预测以及对比实验结果，构建多机理调控实现侧链聚合物多进制性能的新机制，为后续多进制侧链聚合物的深入研究奠定理论依据。侧链聚合物多进制存储性能的实现突破了传统无机和有机小分子材料成膜工艺复杂，使器件制备效率提高、成本降低、应用范围更广，加快了多进制信息存储材料走向应

随着信息爆炸式的增长，现有的基于0和1的二进制存储技术已经远远不能其存储需求，因此基于0、1和2的三进制存储器件的研究受到了广泛重视。本项目设计合成系列侧链含咔唑、蒽这类具有大共轭平面的电子给体，电场作用下共轭平面之间会发生一个无序排列到有序排列的转变，即构象变化机理实现存储功能。然后通过无规共聚、嵌断共聚、开环易位聚合等方式在侧链引入电子受体，得到侧链含电子给体－电子受体（D-A）的共聚物，在电场作用下，电子受到外部激发由给体基团向受体基团转移，即电荷转移机理使聚合物分子结构中的电荷分布发生改变，从而发生电学性能的又一次突变。通过旋涂、自组装等方法制备不同的纳米薄膜，研究不同的器件存储单元对器件电存储特性造成的影响，改善器件结构，优化器件性能。通过分子结构设计合成和器件结构优化，实现多机理协同控制聚合物具备三进制的存储功能，从而为多进制信息材料的拓展及器件稳定化研究奠定良好的理论基础。项目执行过程中，在Adv. Funct. Mater., Chem. Commun等二区以上期刊上发表SCI论文20篇，授权中国发明专利3项，项目负责人作为第二完成人获得教育部自然科学一等奖1项，获奖名称为《多尺度构建稳定多进制材料及器件》；项目执行期间作为合作导师指导博士生5名、硕士生7名。