基于有机电子给体、受体分子的纳米结构构筑、调控与电学性质研究

有机电子给体、受体分子及其电荷转移复合物具有不同于普通有机物的特殊性质，在电学、光学及磁性等方面展现出了比较特殊的性质，是构筑纳米功能电子器件的一类理想分子。电子器件功能的发挥不仅与构成器件的分子本身有着直接的关系，同时分子在电极表/界面上的响应过程也直接影响着纳电子器件的功能，器件的稳定性和效率也都与界面上有机分子薄膜结构密切相关。本项目计划以有机电子给体、受体分子及其电荷转移复合物为研究对象，利用自组装技术在电极表面构筑其二维纳米薄膜结构，以扫描探针显微术为主要研究手段，在原子/分子水平上理解这些功能分子在电极表面的排列结构和组装规律，并原位揭示电子给体与受体分子在电极表面通过电荷转移作用构筑二维复合纳米结构的形成过程及分子作用位点，进一步结合扫描隧道谱、毛细管隧道结等技术检测二维纳米结构的电学性能，以期为纳米功能电子器件的制备提供基本的理论依据和实验基础。

本项目以有机电子给体、受体分子及其电荷转移复合物为研究对象，紧紧围绕该类分子在电极表面的组装结构开展了一系列研究工作。主要利用扫描隧道显微镜（STM）在原子/分子层次上揭示了有机电子给体分子与受体分子及其复合结构在电极表面的组装特征与规律，阐明了给受体复合结构形成的重要机制；通过氢键作用、电荷作用共同作用构筑了三组份有机电子给体和受体分子的花状结构；考察了外场条件对单体分子及其复合结构的影响。并利用扫描隧道谱（STS）检测了有机电子给体和受体分子复合纳米结构的电学性能，为纳米功能电子器件的制备提供了基本的理论依据和实验基础。.发表文章14篇，其中包括JACS，Mater. Sci. Eng. R, J. Phys. Chem. C, Chem. Commun. 等国际权威期刊。培养博士毕业生3名，部分研究生获得中科院和化学所等多项奖励。完成本项目研究任务。. 主要研究结果如下：. （1）利用电荷作用构筑有机电子给体-受体复合结构 利用自组装技术在电极表面构筑了多种有机电子给体分子和受体分子的复合结构，包括：三硝基甲苯(TNT)/三苯(TP)，C16H33O-I3CNQ/C60，二酰亚基萘与并噻吩等给体分子,对硝基苯胺-稠环化合物等。发现有机电子给体和受体分子的复合结构主要以“上下”和“左右相邻”两种模式形成。以“上下”模式形成的TNT/TP，C16H33O-I3CNQ/C60两种复合结构中，受体分子均具有较强的吸电子基团，如硝基、氰基等，因此以“上下”模式形成的复合结构中可能存在电荷转移作用。而没有强吸电子基团的二酰亚基萘和稠环化合物则形成了“左右相邻”模式的复合结构，STS的研究表明电子给体与受体分子之间并没有发生电子转移，两者保持着原有的电学性质。因此，受体分子的电荷特征对复合结构的形成有着非常重要的影响。. （2）利用分子间氢键作用构筑给受体分子的主客体复合结构 利用氢键作用，获得了的两种功能分子：苯三酸衍生物分子和三聚茚衍生物（TrO23）的二维多孔网格结构。以此二维多孔网格结构为模板，将第三种电子受体分子酞菁铜和蒄分子引入到二维网格模板中，实现了由氢键作用、电荷作用共同主导的三组份有机电子给体和受体分子的花状结构的构筑。