有机自旋阀及其磁电阻效应

随着巨磁电阻效应(GMR)的发现, 自旋电子学迅速兴起并成为一门新的学科。自旋电子学以电子的自旋属性为信息载体, 有望实现集逻辑、存储和通信于一体的多功能、低功耗器件, 为下一代电子学开辟新的路径。有机半导体具有低自旋轨道耦合、弱超精细相互作用和长自旋弛豫时间等特点, 因而受到了极大关注。有机自旋阀(OSVs)是研究有机材料中自旋注入和传输的原型器件。本文综述了有机自旋阀的发展历程, 总结了有机半导体的自旋弛豫机制, 详细分析了有机自旋阀中存在的关键科学问题, 如室温自旋传输的实现策略和磁电阻符号问题, 介绍了自旋有机发光二极管和自旋光伏器件等新型自旋器件, 最后对有机自旋电子学未来发展进行了展望。     

基于有机混合离子-电子导体材料的有机电化学晶体管

作为有机生物电子学领域的重要功能器件,有机电化学晶体管因其高跨导、低工作电压和良好的生物相容性等优势,在神经形态计算、生物传感、逻辑电路等领域中展现出潜在的应用前景.近年来,得益于有机混合离子-电子导体材料的设计和开发,有机电化学晶体管的器件性能取得了快速提升,并成功推动了器件的多元化应用.本文结合有机电化学晶体管的工作原理和器件评价参数,梳理了有机混合离子-电子导体材料在侧链工程和骨架工程等方面的设计策略和发展现状,重点介绍了p/n型分子设计、器件性能和应用的研究进展,最后总结了高效稳定可商业化有机混合离子-电子材料开发和应用的挑战与机遇.     

含磷有机电致发光材料*

有机电致发光材料是有机电子学和光电信息功能材料领域的研究热点之一,在有机π共轭体系中引入杂原子是一种有效调节材料光电性能的手段。磷原子既可以通过其d轨道与π共轭体系间的σ-π相互作用来改变材料的电子结构,又具有很好的可修饰性,如被氧化、硫化或与金属配位等,从而能有效地调控材料的光电性能。因此,磷原子的引入为有机光电功能材料的分子结构设计和光电性能改善等方面的研究提供了广阔的空间,近年来得到了研究者较多的关注。本文根据引入磷原子的不同方式,综述了磷杂环戊二烯、二噻吩并磷杂环戊二烯、磷芴以及磷杂聚苯撑乙烯等材料的结构特点和在有机电致发光材料方面的研究现状,展望了含磷有机电致发光材料的应用前景和发展趋势。     

有机神经形态机器视觉器件及系统

随着有机半导体材料及其器件的快速发展,有机电子学在可穿戴设备、人工智能等发面取得快速发展.有机半导体材料具有成本低、生物相容性好、光谱响应可调、柔性度好等优势,在光电器件等新兴智能感知领域显示出巨大的商业应用潜力,同时也是制造柔性仿生视觉传感器不可或缺的组成部分.本文从有机光电材料分类及用于视觉仿生感知的光电器件层面重点介绍了近年来人工神经形态视觉智能传感系统的研究进展,包括应用较多的视觉触觉多感集成系统.最后阐述了发展有机仿生视觉系统的重要意义与现存挑战以及展望,为将来有机视觉感知应用及多感集成提供可行的研究方向.     

用于可充电器件的有机电极材料

有机化合物作为可充电器件的电极材料可以通过自身电活性部位电荷状态的变化来实现本征的氧化还原反应。除了锂离子电池外,有机电极材料还可以用于其他离子半径更大的金属离子电池(如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Zn²⁺等)。有机电极材料还具有诸多优势,比如结构多样、成本低廉、资源丰富和可持续性高,易于通过适当的材料设计调整其性能等,已被证明在可充电器件中具有重要的应用潜力。然而,有机电极的实际应用仍需要解决一些关键问题,例如导电性差和在常规有机电解液中溶解等。本文介绍了各种具有不同氧化还原活性中心的有机电极材料及其反应机理,包括有机硫化物、有机自由基、亚胺类化合物、偶氮化合物和羰基化合物;重点总结了有机羰基化合物电极材料在性能改善方面的策略以及近5年在可充电器件中的应用;最后,讨论了有机电极材料需要应对的挑战以及未来的机遇。     

有机或金属-有机二维纳米材料的制备与应用

对石墨烯等二维材料的研究进一步引发了人们对相似结构的其他有机、金属-有机二维层状纳米材料的浓厚兴趣. 这些二维材料由于其优异的化学可剪裁性而受到关注, 预期未来在电子器件、催化和小分子分离等方面具有广泛的用途. 这篇综述系统地介绍了目前制备有机基二维材料的自上而下和自下而上的两大类方法, 总结了有机基二维材料在生物识别、小分子分离和纯化以及电学方面的应用, 最后讨论了有机基二维材料目前在制备和性质改进方面面临的问题和未来可能发展的研究方向.     

基于有机硼酸的共价键有机框架研究进展

共价键有机框架(Covalent Organic Frameworks,COFs)是具有明确孔径分布的多孔晶体材料,在气体贮藏、催化、分离、光学器件和化学传感等方面均有应用前景。有机硼酸中硼原子最外层空的p轨道能与π键产生特殊的轨道作用,也可与路易斯碱发生配位作用。上述特点使其能够作为结构和功能导向的基元而用于构筑共价键有机框架。本文从合成、结构以及性质等方面对有机硼酸构筑的共价键有机框架进行了介绍。     

新型功能材料有机钌络合物和有机钌聚合物

有机钌络合物和有机钌聚合物具有特殊的光、电性能,是一种新型功能材料,正在形成一个新的研究领域。本文介绍有机钌络合物和有机钌聚合物的光致电子转移、光致发光和电致发光等现象以及它们在发光二极管、发光电池、氧化传感器等方面的应用。     

特约专家简介

谢志元，（1970-），博士，研究员．1989—1996年在吉林大学材料科学系学习，获得理学学士和硕士学位，1999年于吉林大学电子工程系获博士学位．1999—2000年在长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室做博士后研究．2000—2003年，香港城市大学物理及材料科学系访问学者．2004年起在中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室任研究员．谢志元博士主要从事有机／聚合物光电材料与器件方面的研究工作．     

有机太阳能电池材料研究新进展

介绍了有机太阳能电池研究的背景、基本原理、分类,并对有机太阳能电池材料进行了全面综述,包括小分子太阳能电池材料、大分子太阳能电池材料、D-A体系材料和有机无机杂化体系材料.