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化学所发现双寡聚噻吩分子吸附结构多样性及转化规律
2007-05-31 | 编辑:clone | 【 】【打印】【关闭

寡聚噻吩既是制备高性能纳米器件的重要功能有机分子,又可用作模型化合物来研究有机电子传输的基本问题,因而其组装行为和单分子性质研究受到了广泛关注。

    在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究小组,近年来系统研究了寡聚噻吩分子的组装规律和组装结构。利用高分辨扫描隧道技术(STM),发现寡聚噻吩分子不仅本身可以形成稳定的组装结构,还可以用这种组装结构作为分子模板,对其它分子的排列和分布进行调控(Langmuir, 2006, 19, 10128; J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12384; J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19859 & 2006, 110, 17043)。在前期工作基础上,最近,该课题组又深入研究了烷基桥连双寡聚噻吩分子4T-tm-8T4T-tm-4T 等分子(4T: quarterthiophene; tm: trimethylene; 8T: octithiophene)的组装结构和相转变,发现了双寡聚噻吩分子吸附结构的多样性和结构转化规律。部分结果发表在近期的美国科学院院刊上(Proc. Natl . Acad. Sci. USA20071043707–3712)。

该研究系统考察了分子主干长度、基底、温度对组装结构的影响,并研究了单分子的电学性质。STM研究发现,双寡聚噻吩在表面吸附时存在顺式、反式、完全伸展等多种构象,还发现了比较少见的寡聚分子主干的折叠现象。分子在表面的堆积方式也是多样化,如有两个分子形成分子对,分子互相连接形成分子链条再配对成双分子列等,这些丰富的构象和堆积方式的不同被认为是表面吸附结构多样化的主要原因。例如,在石墨表面,4T-tm-8T可以形成准六边形和直线型的组装结构如图ab所示。准六边形结构由椭圆形结构单元组成。每个椭圆形结构单元又由两个4T-tm-8T分子构成:单个4T-tm-8T分子主干折叠成半个括号的形状,再与另外一个折叠的4T-tm-8T分子配对形成椭圆结构。在直线型结构中,虽然也是两个分子形成一个分子对,但两个分子的主干几乎完全伸展。在热效应作用下,结构发生转变,只有直线型结构存在。

结果发表后引起了广泛关注,“Materials Today”马上予以报道(vol 10,132007);美国化学会网站将该文章列在“Heart Cut”March 26, 2007)栏目,并发表评论。评论认为:该项研究发现了双寡聚噻吩分子吸附结构的多样性和转化,并成功实现了结构调控。该研究工作对理解分子-分子、分子-基底作用对组装结构的影响,组装结构调控,单分子研究以及寡聚噻吩分子器件的构筑具有重要意义。

化学所发现双寡聚噻吩分子吸附结构多样性及转化规律

 

                                                 分子纳米结构与纳米技术院重点实验室

                                                           2007531

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