《高雙光子吸收截面有機半導體材料的設計與性質研究》是依託蘭州大學，由張浩力擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高雙光子吸收截面有機半導體材料的設計與性質研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：張浩力
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雙光子吸收（TPA）材料在螢光顯微成像、生物檢測、光限幅、三維光存儲與微加工、雷射頻率上轉換等領域有廣泛的套用價值。有機半導體TPA單晶材料有可能具有突出的電學與光學性質，是一種誘人的上轉換雷射材料。然而由於受到現有材料性能的限制，有機單晶TPA上轉換雷射的研究進展較為緩慢，亟需具有大的TPA截面的單晶材料為相關研究提供物質基礎。本項目將在前期研究工作的基礎上，依照非線性光學理論的指導，開展新型TPA有機半導體材料的設計、合成與晶體性質研究，探索同時具有較高TPA截面與晶體螢光量子產率的有機半導體材料的設計思路，為TPA上轉換雷射器的研究提供關鍵的材料基礎。本研究將結合理論計算深入揭示有機TPA材料的結構與性能的關係，進一步考察影響有機半導體聚集態螢光效率的因素，推動新型TPA上轉換雷射材料與相關基礎理論的發展。
結題摘要
本項目圍繞新型有機半導體材料的設計合成與其固體光學性質表征開展了系統地研究，取得了一系列創新性的成功，主要取得的成果如下。 1.成功地完成了一系列寡聚苯乙烯，四方酸染料有機螢光染料的合成，並研究了其構效關係，揭示了影響光學性質的結構因素。在此基礎上，參照所得材料的構效關係研究結果，對分子的設計進行了改進，最終篩選得到了一系列性能優異的發光分子。 2.系統地研究了所合成的有機螢光分子的固體發光性質。針對所篩選出來的性能較好的有機分子，採用物理氣相沉積與溶液結晶等手段構築各種有機晶體結構與固態薄膜，結合理論計算研究所得固體材料的光學性質。我們利用自己發展的表面圖形化技術，構建了兩種不同發光材料的微陣列，首次實現了一種自參比的氣體感測器。 3．深入研究了所製備的有機晶體的雙光子螢光與誘導激射性質。通過再沉澱法製備了含有氰基COPV的納米粒子，發現其納米粒子表現出了遠高於其本身均相溶液的雙光子吸收螢光特性，其雙光子吸收截面高達80000GM。該納米粒子在水中具有良好的分散性和光穩定性，可被直接套用在細胞成像領域。我們進一步研究了一種含有硫甲基寡聚苯乙烯TOPV分子微納晶體受激發射的性質。利用Ｈ聚集體的獨特光學性質，實現了閾值為100 nJ cm-2的低閾值納米雷射器件的製備。 4．在本項目的支持下，我們拓展了研究領域，開展了新型有機半導體材料的合成與電學性質表征。我們設計併合成了多個雙極性有機半導體材料，並將其套用在有機場效應電晶體，CMOS反相器等領域。同時，也套用分子電子學手段，構築單個分子的電學器件，研究分子結構與電子傳輸性能的基本關係。我們也嘗試將有機光電材料與新型二維納米材料結合，製備性能出色的新型有機/無機半導體複合材料，並研究其光學與電學性質。 在本項目的支持下，本課題組在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.; Adv. Funct. Mater. 等刊物上發表SCI論文32篇，其中15篇發表在影響因子4以上的雜誌上，應邀撰寫綜述一篇，在相關領域申請專利3項。較好地達到了原定的研究目標。
