生物分子基有机-无机复合功能纳米薄膜材料的制备：生长机理及其在光电存储器件领域的应用

以生物分子为基础来制备有机-无机复合材料用以制备功能纳米器件，这是纳米技术发展的重要方向之一，然而迄今为止，利用生物分子和无机材料制备电子学器件的报道却是少之又少，这一方面是因为大多数生物分子的电荷迁移率很低，另一方面是由于利用生物分子制备结构高度有序的有机-无机复合材料的工作具有很大难度。本项目计划选用一种电导率较高的可聚合炔酸磷脂Diyne-PC作为有机模板，通过"在自组装有序磷脂分子膜表面外延生长无机半导体薄层"和"磷脂分子引导纳米颗粒共组装"两种途径，分别制备结构高度有序的"磷脂-无机物"复合薄膜；通过研究生长过程，阐述生长机理，进而发展一类结构高度有序且可控的生物分子-无机物复合超晶格功能薄膜材料的制备方法；并在此基础上探测薄膜材料的宏观光、电、磁学性能，为该复合薄膜材料在新型生物分子光电存储纳米器件领域的应用提供科学基础和初步的探索。

磷脂分子是制备生物分子基功能纳米复合材料的重要原料，也是研究生物膜与纳米颗粒界面相互作用机制的重要模型，在电子器件、生物医学等领域皆有潜在应用价值。我们选用不同种类的磷脂分子和直径3纳米的半导体纳米颗粒，采用共组装的方法制备了新型的、结构高度有序的生物膜-纳米颗粒多层复合结构薄膜；材料中颗粒的间距可以在6至12纳米范围内有效调控。我们证明了复合材料结构的长程有序性，验证了该种复合材料制备方法的普适性，探索了其有序结构形成的动力学过程，并将复合薄膜制备成记忆存储材料，验证了其开/关比例高达600的电双稳态特性。在此基础上，我们将工作内容进一步拓展，从分子层次上研究了磷脂膜-纳米颗粒界面处二者相互作用的机制；并引入温敏性分子，制备了新型的环境响应性磷脂-聚异丙基丙烯酰胺-还原氧化石墨烯复合微球，研究了其在药物搭载、可控释放等生物医学领域的应用价值。发表相关SCI论文11篇，完成了预期任务。