多重响应卟啉衍生物的设计、组装及表面浸润性智能调控研究

Interface materials with special responsibility have attracted much attention because of their promising applications in our daily life and industrial applications. It is significant to control the solid surface wettability— the very important properties of interface materials. and it is especially significant to intelligently control the macro- and micro- wettability of the solid surface under external stimulations. In order to solve the problem of difficulty to accurately control the liquid flow on interface materials, the project propose a new idea to control the surface fluid spreading accurately and efficiently through influencing the chemical composition of the interface materials under the cooperative controling of photoelectric outfield. We intend to design and synthesize porphyrin molecules with azobenzene or spiropyran and then self-assemble into different nano-arrays devices. We also intend to achieve photoelectric synergistic regulation of surface wettability through assembled aggregates response group segment aggregate state change by the field effect initiation. We also want to study the impact of the surface structure of different micro-nano device to photoelectric collaborative wettability threshold voltage, wettability response range and the liquid wettability direction. We will to explore and simulate the liquid wettability dynamics process, and to explore and prove the structural control technologies and mechanism of photoelectrocatalytic wettability. It not only provide experimental and theoretical basis for the regulation of the wettability of organic interface materials but also provide new ideas for the preparation of new optical functional materials and the development of multi-functional responsiveness microfluidic devices.

智能界面材料的研究与开发引起了科研工作者的密切关注。浸润性是智能界面材料的一个非常重要的性质，对固体表面的浸润性调控，特别是研究外部刺激对固体表面宏观和微观浸润性的智能调控具有重要的科学意义。针对固体材料表面流体存在难于有效精确定位控制流动的难题, 本项目提出通过光电外场协同调控材料表面组成及结构，实现表面流体铺展的精确定位控制的新思路。拟将偶氮苯或螺吡喃类引入卟啉化合物中，并组装成微纳米阵列结构，通过外场刺激引发组装聚集体中响应性基团链段的聚集态变化，实现表面浸润性的光电智能调控；重点研究表面微结构对光电协同浸润阈值电压、浸润性响应范围以及液体浸润方向的影响，探讨液体浸润动力学过程并进行模拟，探索并提出结构化控制浸润性的技术并探明机理，实现对微小尺度液体的精确有效定位控制，为发展和应用新型的位置可控微纳流体器件和微纳电子技术等提供重要理论支持，也为制备新型光电功能材料提供新思路。

有机光电材料在低成本、柔性、大面积、低能耗和微/纳米级的电子器件中存在巨大的潜在应用价值，近年来己经引起科研工作者们广泛的研究兴趣。光电响应特性是有机光电器件性能的一项重要指标，光电响应性主要取决于材料本身空穴迁移能力和电子传输能力。卟啉类有机超分子由于其独一无二的电学、光学特性和其它的与分子内部大环之间的π-π相互作用有关的物理性质，使其成为具有很好的应用前景的有机光电材料，被广泛用于光电转换、导电传感等方面的研究，已引起了人们广泛的关注。自组装是基于非共价键的相互作用下自发形成超分子有序结构的一种技术，自组装的过程是一种整体的复杂的协同作用,除了受分子自身的性质影响外，还受各种外界的物理和化学因素的影响，不同的纳米结构可以应用于不同的领域。本项目在设计合成卟啉化合物的基础上，开发了通过调控基材浸润性、三相接触线、溶剂极性、温度、湿度等条件，利用水滴模板法以期得到卟啉的有序共组装，制备更好光电响应特性的卟啉组装体。在此基础上研究不同中心金属及不同分子堆积方式对组装体光电性能的影响。通过外场作用引发组装中响应性基团链段的变化，实现表面浸润性的光电智能调控；研究表面微结构对光电协同浸润阈值电压、浸润性响应范围以及液体浸润方向的影响，探讨液体浸润动力学过程。本项目拓展了有机光电纳米材料的组装及应用的新领域,有助于发展新型NLO材料、场效应晶体管、微流控器件的设计提供理论支持，也为制备新型光电功能材料提供新思路。