《高富勒烯含量超分子液晶的合成、結構表征和性能研究》是依託蘇州大學，由屠迎鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高富勒烯含量超分子液晶的合成、結構表征和性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：屠迎鋒
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題研究富勒烯超分子液晶的結構和性能之間的關係。提出利用分子自組裝形成棒狀或層狀超分子聚集體的方法構築超分子液晶，設計合成高C60富勒烯含量的液晶分子，解決現有的富勒烯液晶中富勒烯含量低的問題；設計通過剛性富勒烯分子的共軛相互作用與長鏈烷基的相分離作用（范德華力）或氫鍵相互作用等自組裝作用力形成長寬比或徑厚比大於4的液晶性超分子聚集體；通過採用側鏈型液晶的柔性去偶合原理減小自組裝作用力相互之間的影響，使得以較短的烷基鏈長度即可以達到相分離效果，從而得到具有高富勒烯含量的液晶超分子。系統研究超分子作用力、側鏈烷基鏈長度和個數、中間柔性間隔基長度等對富勒烯液晶相態、超分子結構、光電磁等性能的影響，研究以高富勒烯含量液晶分子和聚合物共軛給體共混製備的有機體異質結太陽能電池的各項性能。
結題摘要
本課題主要研究富勒烯超分子液晶的設計、合成、表征以及其結構和性能之間的關係。合成了一系列以不同長度柔性間隔基連線的以烷基尾鏈取代的沒食子酸和富勒烯乙酸為構築單元的富勒烯衍生物，發現當其中的柔性間隔基較長時，通過富勒烯分子相互之間的pi-pi相互作用，以及富勒烯和烷基鏈之間的不相容性，其自組裝形成一類具有三明治夾層結構的超分子液晶：中間層是由富勒烯球通過pi-pi超分子作用力形成的二維晶體結構，而柔性烷基鏈在富勒烯二維晶體層上下表面形成柔性層。由此首次提出了通過二維片狀超分子進行無規堆疊形成具有多級次結構的超分子液晶的構築方法。進一步研究表明，在二維片狀超分子結構中，當烷基尾鏈較長時，富勒烯分子在中間層結晶形成三層的類似於面心立方的二維晶體。而當柔性間隔基較短時，將阻礙二維片狀超分子的構築，從而不表現出液晶性。當烷基尾鏈由三條變為兩條時，其分子仍然可以形成片狀超分子聚集體，其中富勒烯含量最高可以超過60%，但是相應的液晶相範圍變窄。通過空間電荷限制電流方法（SCLC）系統研究了上述富勒烯超分子液晶在室溫下的電子遷移率，發現其電子遷移率一般在10^-5 cm^2 V/S至10^-3 cm^2 V/S之間，並且隨著烷基鏈長度的升高而降低。此外，合成了一系列具有偶氮基團的以烷基取代的沒食子酸和富勒烯乙酸為構築單元的偶氮富勒烯衍生物，發現其分子自組裝形成的也是一類具有三明治夾層結構的超分子液晶。在這類分子中，隨著烷基尾鏈長度的增加，其形成的二維晶體中間層的富勒烯球的組裝層數隨之發生由四層到三層到兩層下降的變化。對其遷移率測試研究表明，含有偶氮基團的富勒烯超分子液晶隨烷基尾鏈的變長，其電子遷移率變化不大，均在10^-3 cm^2 V/S。以上結果表明該類富勒烯液晶具有非常高的電子遷移率，有望在光電材料方面得到廣泛套用。
