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近幾年,有機納米材料、尤其是有機小分子納米材料得到了快速的發展,有望成為下一代微型光電器件的組成單元。過去兩年間,中國科學院化學研究所光化學院重點實驗室的研究人員致力于低維有機光子學方面的研究,并且在有機納米多色顯示材料、有機白光納米材料、有機納米光波導材料及微尺度有機紫外激光材料等研究方面取得了若干進展。在《2009科學發展報告》中,該實驗室姚建年院士等人以“低維有機光子學研究取得新進展”為題,撰文對上述成果作了簡要介紹。
研究人員首先開發了一種吸附劑輔助的物理氣相沉積技術,將色譜用的吸附劑引入氣相沉積體系,從而顯著改善了有機納米材料的結晶性和尺寸均勻性。這種方法已經被證明是一種制備尺寸均勻的有機小分子單晶納米線的普適性技術,為進一步研究有機低維晶體材料的光子學特異性奠定了基礎。研究人員利用該技術制備了一系列有機一維納米結構,并且發現所制備的單晶納米材料表現出了與塊體材料及非晶材料顯著不同的光子學性質。
有機小分子五苯基環戊二烯在溶液以及非晶薄膜中發藍光,被制成晶態的一維納米結構后,出現了多色發光特性。在用紫外、藍光、綠光激發時,可以分別得到藍光、綠光以及紅光的發射。實驗結果表明,納米材料中低能級的發光來自于晶體中的缺陷發光中心,同時材料的發光在一維結構的長度方向有自匯聚作用,從而使多色發光性質增強。研究人員進一步以三苯基吡唑啉和紅熒烯為原料,采用吸附劑輔助的混合物理氣相沉積法,制備了均勻摻雜的一維結晶納米結構。納米結構中兩種分子間存在熒光共振能量傳遞,通過改變兩種組分的比例,可以實現納米線的發光顏色從藍光到橙光連續可調,并且在一定的比例下可產生白光發射。這一研究成果對有機低維材料用于多色及全色顯示器件具有重要的參考價值。
最近,該實驗室研究人員以一種功能有機小分子2,4,5-三苯基咪唑為前驅體,制備了矩形截面的單晶納米線,并研究了制備的單晶納米線的光波導與受激發射行為。所制備的納米線可以作為亞波長尺度的光波導材料,而且在一定功率的光激發下,這些納米線在紫外波段表現出受激發射的行為,根據納米線直徑的不同,可以分別得到單模式和多模式的受激發射,有望進一步發展成為微型近紫外激光器,用于納米級的光電子器件中。文章發表以后被《自然?中國》選為最新研究亮點加以報道。研究人員又進一步用一種化學發光材料9,10-二苯乙炔基蒽為前驅體,制備了單晶微米管和線,用于光波導材料的研究。該相關結果發表在《德國應用化學》上。(摘自中國科學院“科學發展報告”課題組撰寫的《2009科學發展報告》)
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