树枝状高分子包裹的具有两亲嵌段表面的有机分子导线

共轭高分子具有一维延伸的共轭体系，广泛应用于各类纳米分子器件。在这些应用中，控制共轭高分子的空间取向和排列十分重要。本项目提出一种新思路来组织和排列共轭齐聚物，使其形成主链相互平行，而且都垂直于其延伸面的二维阵列。实现的策略是利用两种具有不同表面性质的树枝状高分子包裹共轭齐聚物，其中半截链段上树枝状高分子的表面是亲水的，另半截链段上树枝状高分子的表面是疏水的，带来分子的嵌段两亲性。应用LB膜技术，在水/空气界面排列这样的齐聚物，得到预期的共轭齐聚物二维阵列膜。树枝状高分子的包裹，也使共轭主链在分子水平相互隔离，消除其相互作用，抑制光激发态的淬灭，提高光电性能。预计体系具有偏振吸收、偏振发光、能量转移、Antenna效应、非偏振光向偏振光转化等性质。尝试应用这样的共轭齐聚物二维阵列膜作为分子器件的活性层，预计载流子在其中的传递只需经过单条共轭主链，效率高，从而改善器件的功能和效率。

控制共轭聚合物和齐聚物（分子导线）的空间取向和排列是有机分子器件实现精确化构建和高性能化的关键。此项目致力于开发一种新的方法，用于组织和排列共轭齐聚物，使其形成主链相互平行、而且都垂直于其延伸面的二维阵列。实现的策略是利用两种具有不同表面性质的树枝状高分子包裹共轭齐聚物，其中半截链段上树枝状高分子的表面是亲水的，另半截链段上树枝状高分子的表面是疏水的，由此带来分子的嵌段两亲性。之后，应用LB膜技术，在水/空气界面排列这样的齐聚物，得到预期的共轭齐聚物二维阵列膜。这样的具有垂直空间排列的二维共轭聚合物膜，预计可以实现偏振发光、高效率膜间电荷传输等特殊性能。项目首先设计合成了两种两端带有不同保护基团的树枝化单体，树枝状结构的表面基团各自为甲氧基和酯基，利用迭代法成功制备了各自的二聚体，而后通过交叉脱保护和Sonogashira偶联，成功制备了半段链节为表面为甲氧基的基团覆盖、另半段链节为表面为酯基的基团覆盖的二聚体和四聚体，通过水解反应，成功将酯基转化为亲水的羧基，从而使得到的分子导电具有两亲嵌段表面。下一步利用LB膜技术排列和制备具有特殊取向的此分子导线的二维膜和后续性能研究正在进行中。基于此项目开发的树枝化结构单元，我们将其成功应用于石墨烯的增溶和制备中，改善了石墨烯的在有机溶剂中的分散性能，同时也提高了由此制备的石墨烯膜的导电性。