应用混合溶剂制备高性能聚噻吩有机薄膜晶体管

采用良溶剂与不良溶剂混合的方法,提高了聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜晶体管的场效应迁移率.UV-Vis吸收光谱、掠角X-射线衍射和原子力显微镜研究表明,通过向P3HT的氯仿溶液中加入适量二氧六环可以增强溶液分子间π-π相互作用,在溶液中形成分子链有序排列的P3HT聚集体,从而提高了旋涂得到的聚合物薄膜结晶度,并控制分子沿着有利于电荷传输方向排列.薄膜的场效应迁移率在二氧六环的含量为10vol%时达到最高值1.7×10-2 cm2 V-1 s-1,与纯氯仿溶液制得的P3HT薄膜的迁移率相比提高了50多倍.     

氯仿改性聚（3-己基噻吩）有机电化学晶体管及其神经突触功能模仿

通过旋涂法制备了有机半导体聚（3-己基噻吩）（P3HT）薄膜，在二氯苯溶剂中引入氯仿对P3HT薄膜进行改性。以改性的P3HT薄膜作为沟道层，以离子凝胶作为电解质层制备了有机电化学晶体管（OECT）。通过原子力显微镜、紫外-可见光谱和拉曼光谱探究了氯仿改性对P3HT薄膜粗糙度和分子有序度的影响，采用半导体参数仪研究了氯仿改性对材料电学性能的影响。实验结果表明，氯仿改性降低了P3HT薄膜的粗糙度，提高了分子排列的有序度。氯仿改性后的OECT在-0.5 V和-1.0 V的电脉冲刺激下呈现显著的神经突触兴奋脉冲电流响应特性，相比于未改性的器件，电导调控幅值分别增加了约2倍和16倍，且延长了其保持特性。基于氯仿改性OECT的人工神经突触网络将MNIST手写数字识别准确率从73.6%提高至92.7%，有望在高性能神经形态计算方面发挥重要作用。     

单核锌双卟啉配合物构象平衡的理论研究及光谱分析

合成了一系列以不同长度柔韧链相连的p/p型单核锌双卟啉配合物。选用Tripos力场,利用分子动力学模拟退火和分子力学构象搜索相结合的方法对该系列双卟啉进行了能量优化和构象分析。理论计算结果表明:该类双卟啉稳定存在的最低能量构象为叠合式,最高能量构象为伸展式,并存在一系列的中间能量构象;双卟啉分子内π-π作用和能量转移与双卟啉存在的两种主要构象密切相关;分析了分子内π-π作用的本质。运用不同光谱测试手段验证了理论计算结果: 利用可见和相应二阶导数吸收光谱研究了双卟啉主要存在的叠合式和伸展式构象,通过红外光谱观察了对双卟啉构象和卟啉环间π-π作用较为敏感的吸收谱带;利用荧光光谱计算了双卟啉的分子内能量转移效率。     

Cu2+对不同相形态中聚3-己基噻吩光学性质的影响

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱方法研究了Cu2+分别与稀溶液、分散液和薄膜三种体系中的聚3-己基噻吩(P3HT)的相互作用. 结果表明, P3HT的相形态对其相互作用有重要影响. 在四氢呋喃的稀溶液中, P3HT与Cu2+的溶剂化程度都很高, 它们之间几乎不存在化学作用; 在分散液中, P3HT形成聚集的颗粒, Cu2+的加入产生较弱的氧化掺杂, Cu2+部分进入到分散颗粒中; 在P3HT的薄膜中, Cu2+使链的共轭长度变短, 引起光吸收蓝移.     

用偏振红外光谱表征经单轴和双轴拉伸的PET薄膜

用偏振红外光谱方法研究了拉伸速率和不同拉伸方式,包括单轴拉伸、双轴同时拉伸和双轴依次拉伸等,对PET薄膜取向的影响。对由不同拉伸方式制得的反式结构含量和密度均基本相同的试样进行比较得出:单轴拉伸试样中分子链相对拉伸方向的轴取向程度最高,分子链在薄膜平面内的取向分布亦最不均匀;双轴拉伸试样中分子平面(苯环面)相对薄膜平面有明显的平面取向,而单轴拉伸试样中分子平面和薄膜平面基本上无共平面趋势。在所用的实验条件下,拉伸速率对取向程度几乎没有影响。     

外场对聚(3-己基噻吩)溶液结晶行为的影响

以聚(3-己基噻吩)(P3HT)为研究对象,借助紫外-可见光谱与原子力显微镜,详细考察了旋转剪切场、紫外光照射、超声处理3种外场对P3HT/混合溶剂(CHCl3-CH2Cl2)体系结晶行为的影响,此外,还研究了P3HT溶液结晶的"记忆效应"。研究表明:旋转场能够显著提高P3HT的结晶度,而紫外光照射和超声处理易使溶液中分子链的活动性增加,对结晶性的影响不显著;施加外场并没有改变溶液中纳米线的聚集形式,仍为H聚集;P3HT溶液的初始态不同,其结晶过程中的晶体微结构及形貌也会发生变化。     

光谱法研究尿素对水溶液中血红蛋白构象的影响

应用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径. 结合Hb的荧光光谱和吸收光谱, 探讨尿素与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果显示, 尿素分子取代水分子在蛋白质周围形成溶剂化层, 并与骨架肽链和亲水侧链形成氢键, 从而积聚在蛋白质分子表面. 尿素分子与蛋白质分子之间的直接相互作用对蛋白质的构象具有复杂的影响, 高浓度的尿素-水混合溶剂破坏蛋白质的构象, 而低浓度的混合溶剂则有利于蛋白质形成更紧密的构象. 在高浓度的尿素-水混合溶剂中, Hb血红素疏水空穴失去原有的三级结构后形成一个与熔球态相类似的结构.     

拉曼光谱技术在聚合物研究中的应用进展

拉曼光谱可以提供分子的振动信息,对于聚合物分子链的构象和链间的相互作用非常敏感,能够提供聚合物固体、薄膜或溶液的物理化学特性信息,如聚合物的结构单元、空间构型、晶态结构、分子链的物理构象或分子链子链和侧基在界面间或在各向异性材料中的排列等链取向信息等。因此拉曼光谱作为一种原位无损检测技术,其衍生出的表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)、变温拉曼光谱技术、共焦显微拉曼光谱技术(Confocal Raman Microscopy,CRM)、拉曼Mapping成像技术和共振拉曼散射技术(Resonance Raman scattering,RRS)等,广泛应用于物理、化学和生物医学等领域。本文从拉曼光谱的基本理论基础、拉曼光谱技术及其在聚合物研究中的最新应用进展等方面进行综述,以探索扩展拉曼光谱技术在高分子物理与化学领域中许多问题,如分子链的构象结构、分子链的结晶行为、分子链的扩散运动和共混体系相态结构变化等方面的应用。     

基底温度对刮涂制备的P3HT:PCBM薄膜形貌和光伏电池性能的影响

研究了刮涂制备P3HT:PCBM(P3HT:聚3-己基噻吩,PCBM:[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯)活性层的过程中,基底温度对P3HT:PCBM活性层薄膜性质和电池性能的影响.结果表明,提高基底温度在缩短薄膜干燥时间的同时,抑制了PCBM相的大尺度聚集,并改善了P3HT:PCBM薄膜中P3HT在(100)方向上的结晶程度,但降低了π-π共轭方向上的有序度.制备的光伏电池经过进一步退火处理后可形成良好的互穿网络结构,能量转换效率可达3.93％.     

聚苯撑乙烯衍生物链间聚集与链内自聚集对光致发光的影响

利用Gilch路线合成了具有高度物理缠结的聚苯撑乙烯衍生物(聚2,5-二-辛氧基苯撑乙烯(DOO-PPV)凝胶及短链DOO-PPV粉末, 并利用傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)及傅里叶变换-拉曼光谱(FT-Raman)进行了结构表征, 结果表明, 凝胶与其短链DOO-PPV粉末具有相同的化学结构, 分子间不存在化学交联. 比较了短链DOO-PPV粉末、凝胶、旋涂薄膜的紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL) 光谱及X射线衍射(XRD)图谱, 发现在薄膜、短链DOO-PPV粉末及凝胶的PL光谱中, 短波长发射峰强度与长波长发射峰强度的比值依次降低, 分别为3.24、1.10和0.47. XRD分析表明, 凝胶中存在较多有序结构, 短链DOO-PPV粉末中分子有序结构较少, 薄膜中分子有序性最低; 表明固态下DOO-PPV短波长的发射峰与链内自聚集相关, 而长波长发射峰与链间聚集有关.     

蚕丝蛋白与类动物丝蛋白聚合物共混膜的振动光谱研究

蚕丝纤维具有优良的力学性能 ,不同的环境条件对其力学性能有一定的影响 ,但其力学性能主要取决于形成纤维过程中所形成的以分子链 β-折叠结构及其沿纤维轴方向高度取向为特征的丝纤维凝聚态结构 [1,2 ] .因此在丝纤维的形成及丝蛋白膜的人工制备过程中 ,丝蛋白分子链的构象及其构象转变一直是研究的重点[3～ 6 ] .以蚕丝蛋白 (Silk Fibroin,SF)稀溶液在常温下浇铸的 SF膜一般以无规线团 /α-螺旋为主的构象状态存在 ;经热处理、极性溶剂 (如甲醇等 )处理、应力作用或共混入一些能与SF形成分子间氢键的聚合物组分后 ,SF膜的构象将从无…     

一种含苯并菲侧基的“毛-棒”状梯形聚倍半硅氧烷LB膜研究(英文)

一种新的含烷基取代的苯并菲侧基的"毛-棒"状(hairy-rod)梯形聚倍半硅氧烷(LPSQ)可以在空气-水界面形成稳定的单分子层,研究了温度、铺展溶剂和浓度对π-A等温曲线的影响.在适当的表面压下,以甲苯为铺展溶剂该单分子层可以被成功地转移至疏水的硅片或石英片上形成均一稳定的Y-型LB膜,其紫外吸收强度在几个月内均保持不变,说明该LB膜具有良好的稳定性,AFM图像表明其形成了均一致密的膜.通过偏振紫外光谱和荧光光谱研究了其面内各向异性,发现LPSQ的分子链采取了平行于拉膜方向的优先取向,最优取向因子S为0.42.     

一种反铁电液晶薄膜相变过程的变温红外光谱研究

通过变温红外光谱对反铁电液晶MHOCPOOB薄膜相变过程中的分子构象、排布及相互作用的变化进行了研究.结果表明,室温时,薄膜中的分子烷基链同时含有zigzag和gauche两种构象.随着温度的升高,有序的zigzag构象转化为无序的gauche构象,链的扭曲程度增加.但S^*IA到S^*CA的转变并不引起烷基链构象和取向发生明显变化.刚性核中的羰基与相邻的苯环形成共轭体系,苯环之间相互倾斜排列,在相变过程中羰基与苯环的共平面作用逐渐被打破,且在相变点苯环间的二面角明显增大.     

一种基于聚噻吩-聚硒吩全共轭嵌段共聚物的合成及性质研究

全共轭刚性-刚性嵌段共聚物兼具嵌段共聚物的微相分离特性和共轭聚合物的光电性能，引起了人们越来越多的关注.基于此，我们利用格氏置换（GRIM）方法合成了全共轭刚性-刚性嵌段共聚物聚（3-己基硒吩）-b-聚（3-（6-羟基）-己基噻吩）（P3HS-b-P3HHT）.通过在噻吩段的烷基侧链末端引入羟基基团来丰富全共轭体系的溶液结构，并利用羟基的热交联特性提高聚噻吩均聚物的薄膜场效应晶体管的热稳定性.一方面，通过溶剂共混（氯仿/吡啶和甲醇/吡啶混合溶剂），调控P3HS-b-P3HHT分子在混合溶剂中的刚性-刚性相互作用，使P3HS-b-P3HHT在混合溶剂中自组装形成不同的纳米结构，如纳米带、纳米纤维和纳米微球等.另一方面，将P3HS-b-P3HHT和聚（3-己基噻吩）（P3HT）共混，利用羟基之间的热交联，使P3HS-b-P3HHT/P3HT共混薄膜在薄膜场效应晶体管中表现出较好的热稳定性.     

石墨烯表面接枝聚(3-己基噻吩)分子刷的制备与表征

结合高效率重氮盐加成和Kumada催化-转移缩聚反应(KCTP),聚3-己基噻吩(P3HT)被共价接枝在石墨烯(GN)表面,形成聚合物分子刷(P3HT-GN).通过重氮盐偶合反应,溴苯分子首先被共价连接在氧化还原方法制备的GN表面,由此锚固的Ni(PPh3)4随后引发3-己基噻吩的催化-转移聚合.原子力显微和热失重分析结果表明,接枝在GN表面的P3HT分子刷厚度约为5 nm,重量分数为20.1%.当假设P3HT以伸直链构象接枝在GN表面时,估计的接枝密度为每6.53 nm2含有1个P3HT链,链间平均距离为2.556 nm.P3HT-GNs的X射线衍射在扫描范围内没有GN层间衍射峰出现,表明接枝后的GN是很好剥离的.P3HT-GN的紫外-可见光谱在300～500 nm范围内显示有比纯P3HT更弱的吸收峰,表明P3HT与GN之间存在显著的相互作用,与X-射线光电子能谱中增大的氧化噻吩环含量的结果是一致的.P3HT与GN的强相互作用使得光诱导产生的荧光几乎完全被淬灭,量子产率仅为0.042%,相当于纯P3HT的1/80,显示了突出的电荷转移效率.     

退火过程中聚乳酸中间相的形成和结构演化

采用淬火法制备聚乳酸(PLA)非晶薄膜,并利用原位显微红外光谱在线研究PLA非晶薄膜在不同退火温度下的结构演化.结果表明,PLA非晶薄膜存在一个临界结晶温度,当退火温度高于临界结晶温度时,PLA非晶薄膜可以通过分子链的局部调整实现冷结晶,反之,不能发生冷结晶;在冷结晶过程中先出现中间相,随后发生中间相-晶体相的转变;中间相是通过分子链的构象调整和分子链间的堆砌调整产生的,退火温度越高,中间相出现得越早,最终得到的晶体结构越规整.     

两个基于2,2'-联吡啶-5,5'-二羧酸配体构筑的碱土金属配合物的合成、晶体结构及其光致发光性质

从2,2′-联吡啶-5,5′-二羧酸配体出发,利用溶剂热的方法,合成了两种新颖的碱土金属配位聚合物[Ca(bpdc)(DMF)2(H2O)2]n(1)和[Mg(bpdc)(H2O)3]n(2),并且对其进行了元素分析、红外光谱、热重分析和光致发光性质表征。单晶结构分析表明,配合物1和2都是一维链结构,并且通过分子间的氢键和π-π堆积作用连接成三维的超分子结构。有趣的是,固态荧光光谱显示两种结构的荧光出现了明显的不同,联系结构分析推断可能是有机配体的不同配位构象导致的。     

离子自组装超分子荧光材料及其光致各向异性特性

采用离子自组装的方法,制备了侧链含有肉桂酸光敏基元和二苯乙烯荧光基元的新型超分子复合物PCAMSTIL.通过核磁共振(NMR)和红外光谱(FT-IR)表征了该超分子复合物的结构,并用热重分析(TGA)、紫外可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱(FL)研究了其热稳定性和光学性能.将PCAMSTIL旋涂成膜,薄膜经过266 nm偏振脉冲激光辐照后,肉桂酸发生轴向选择的[2+2]加成,薄膜垂直于激光偏振方向的紫外可见吸收明显大于平行方向的吸收,证实薄膜具有取向性.取向薄膜的最大吸收二向色性取向值最大可达0.103,优于一般肉桂酸材料的取向性,肉桂酸分子的取向也引起二苯乙烯荧光分子的协同取向,荧光偏振发射比可达1.73.     

两个基于2,2′-联吡啶-5,5′-二羧酸配体构筑的碱土金属配合物的合成、晶体结构及其光致发光性质（英文）

从2,2′-联吡啶-5,5′-二羧酸配体出发,利用溶剂热的方法,合成了两种新颖的碱土金属配位聚合物[Ca(bpdc)(DMF)2(H2O)2]n(1)和[Mg(bpdc)(H2O)3]n(2),并且对其进行了元素分析、红外光谱、热重分析和光致发光性质表征。单晶结构分析表明,配合物1和2都是一维链结构,并且通过分子间的氢键和π-π堆积作用连接成三维的超分子结构。有趣的是,固态荧光光谱显示两种结构的荧光出现了明显的不同,联系结构分析推断可能是有机配体的不同配位构象导致的。     

硬弹性聚丙烯晶相和非晶相分子链取向的研究

本文用力学-振动光谱研究了硬弹性聚丙烯(HEPP)晶区和非晶区分子链在拉伸时取向的变化.我们发现在红外光谱中,1130—1190cm~(-1)波数范围内存在着三个峰,其中1167cm~(-1)处的峰是与结晶相长螺旋分子链相关的构象谱带,其谱带的强弱变化是与998cm~(-1)结晶谱带在拉伸时的变化趋势一致的.1159cm~(-1)谱带能够被归属于无定形谱带.而1152cm~(-1)处的峰也许是与短螺旋分子链构象谱带相关的.我们用计算机的二次微分、解卷积以及分峰程序测定了拉伸时HEPP晶区和非晶区分子链的取向函数,结果发现HEPP无定形分子链取向随拉伸比增加而增加,而晶区分子链的取向随拉伸比的增加先下降,直至拉伸比为1.5(第二次屈服点)后才逐渐增加.