項目簡介：   本項目屬于化學、材料、納米、與信息科學的交叉研究領域。信息技術是當今三大科技領域之一，以半導體硅、砷化鎵等為材料基礎的信息科學和技術對保障國家安全、提高人民生活質量、促進經濟發(fā)展做出了巨大貢獻。隨著對新型信息材料及器件的深入研究和探索，使人們意識到以分子材料為材料基礎的新型電子及光子器件將推動信息科學和技術的高速發(fā)展。

針對分子電子學研究領域中的核心問題：如何設計、合成綜合性能優(yōu)良的分子材料？如何構筑高性能器件？材料結構與性能的關系及其工作原理，開展了系統(tǒng)的研究工作，并取得了如下研究結果：1) 設計、合成了高遷移率的分子材料，包括：場效應材料和碳納米管；制備了場效應晶體管和氣體傳感器。2）設計、合成了高效的發(fā)光材料，構筑了發(fā)光二極管，研究了它們的光、電性能，對提高器件性能獲得了一些規(guī)律性的認識。3）合成非線性光學材料；利用Langmuir-Blodgett 技術，真空鍍膜技術、旋涂方法和自組裝等方法制備了高質量的薄膜，進行了詳細的表征，構筑了分子整流器和電開關器件。

本研究發(fā)表論文242篇(SCI收錄236篇), 其中影響因子6以上的17篇（J. Am. Chem. Soc., 5篇; Adv. Mater., 7篇; Nano Lett., 1篇; Adv. Funcn. Mater., 4篇), 影響因子3到6之間的68篇。論文被他人引用1950次, 其中10篇代表性論文被他人引用304次。撰寫英文專著2章、中文專著2部和中文專著6章。授權專利18項。在國際學術會議上做大會報告3次，邀請報告40次。

本研究的科學價值主要表現(xiàn)在：對以分子材料為基礎的新型電子及光子器件開展了系統(tǒng)的基礎性、前瞻性研究，為分子器件的實現(xiàn)奠定了基礎。該研究為有機功能材料領域里的重要課題之一，例如2000年的諾貝爾化學獎授予本領域的開拓者：黑格、麥克迪爾米德和白川英樹，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了導電聚合物。Chem. Eng. News, MRS Bulletin，High-Tech Materials Alert和Chem Reaserch News 雜志分別介紹了我們的工作。

主要發(fā)現(xiàn)點：

1. 設計、合成了一系列有機半導體材料，包括并五噻吩、并三噻吩衍生物、酞菁衍生物和大環(huán)化合物等。利用它們作為半導體材料構筑了場效應晶體管，研究了提高器件性能的方法和途徑(歸屬有機固體化學，10篇代表論文中的1支持該發(fā)現(xiàn)點)。

2. 制備了各種圖案的二維和三維的碳納米管陣列，實現(xiàn)了定向和定位的可控生長；利用氣流波動法制備了結構和組成可控的分支碳納米管；通過摻雜法制備了氮摻雜的碳納米管和分子內結型的納米管；利用聚焦離子束刻蝕制備了單根氮化碳納米管和分子內結型的納米管的電子器件，對其電性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)摻雜可改變材料的電學性能; 用絕緣材料氧化鋁對單根碳納米管進行了部分包覆，并制備了場效應晶體管(歸屬有機固體化學, 10篇代表論文中的2－4支持該發(fā)現(xiàn)點)。

3. 設計、合成了新型高發(fā)光效率有機及聚合物發(fā)光材料和高載流子遷移率的傳輸材料，包括：硅雜環(huán)戊二烯衍生物，窄譜帶的可溶性稀土絡合物，高發(fā)光效率的PPV衍生物，高分子量的含有CN基的發(fā)光共聚物，超支化聚合物，聚芴類共聚物(歸屬有機固體化學, 10篇代表論文中的8和10支持該發(fā)現(xiàn)點)。

4. 對所合成的發(fā)光材料和傳輸材料的光電性能進行了深入研究, 率先發(fā)現(xiàn)硅雜環(huán)戊二烯衍生物具有"聚集誘導熒光"現(xiàn)象和首次提出這一概念，對其高效電致發(fā)光的原因提出了合理的解釋；發(fā)現(xiàn)2-(2-羥基苯基)苯并噻唑鋅是一種非常好的電子傳輸材料， 其電子傳輸性能優(yōu)于目前被廣泛使用的電子傳輸材料8－羥基喹啉鋁，證明了該鋅絡合物在單晶及多晶粉末狀態(tài)下是以二聚體形式存在的；觀察到利用TPA-PPV為發(fā)光材料制備的器件具有反常的I-V特性(歸屬有機固體化學，10篇代表論文中的5、6和9支持該發(fā)現(xiàn)點)。

5. 設計、合成非線性光學材料，包括可溶性的不對稱酞菁和聚炔類聚合物；找到了一種酞菁純化的方法；首次研究了不對稱酞菁的二階非線性光學行為，發(fā)現(xiàn)不對稱酞菁在氣－液界面上的傾角與固體LB膜在基板上傾角相同，觀察到在9層內二階諧波強度與雙層膜的層數(shù)的平方有線性關系，接近理論值；觀測到聚炔類聚合物具有優(yōu)秀的三階光學非線性特性(歸屬材料化學，主要論文中的7支持該發(fā)現(xiàn)點)。

主要完成人：

1.  朱道本

主要從事分子材料的設計、合成和光、電功能器件構筑的研究工作，并取得了如下研究結果：1) 設計、合成了高遷移率的分子材料，制備了場效應晶體管、整流器和氣體傳感器；2) 設計、合成了高效的發(fā)光材料和非線性光學材料，構筑了光電器件；3) 提出了材料和器件的基本問題及解決這些問題的關鍵方法。主要貢獻體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點中的 1－5。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的50％。本人是10篇代表論文中1－6和8的通訊作者之一。

2.  劉云圻

主要貢獻為：1) 設計、合成了一系列有機半導體材料，利用它們作為半導體材料構筑了場效應晶體管; 2) 制備了碳納米管、氮摻雜的碳納米管和分子內結型的納米管, 制備了單根氮化碳納米管和分子內結型納米管的電子器件，對其電性能進行了研究；3) 合成了不對稱酞菁，制備了高電導的LB膜，對其性能進行了系統(tǒng)研究；4) 設計、合成了高效的有機/高分子光電功能材料, 制備了發(fā)光器件和電開關。主要貢獻體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點中的1－5。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中1－8的通訊作者之一和10篇代表論文中10的通訊作者。

3.  于貴

主要貢獻為: 1) 合成了可溶性稀土絡合物，利用它們構筑了窄譜帶的發(fā)光器件；2) 發(fā)現(xiàn)2-(2-羥基苯基)苯并噻唑鋅是一種非常好的電子傳輸材料，其電子傳輸性能優(yōu)于目前被廣泛使用的電子傳輸材料8－羥基喹啉鋁，證明了該絡合物在固態(tài)下是以二聚體形式存在的；3) 觀察到利用TPA-PPV為發(fā)光材料制備的器件具有反常的I-V特性; 4) 探索了硅雜環(huán)戊二烯衍生物具有高效電致發(fā)光的主要原因。主要貢獻體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點中的3和4。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中5，6和10的第一完成人。

4.  唐本忠

主要貢獻為: 1) 設計、合成了新型高發(fā)光效率的硅雜環(huán)戊二烯衍生物，制備了高效的發(fā)光器件，其電致發(fā)光的外量子效率高達8％；2) 對所合成材料的光電性能進行了深入研究, 率先觀察到"發(fā)色團在溶液中幾乎不發(fā)光而在聚集狀態(tài)下發(fā)光非常強"的現(xiàn)象，提出"聚集誘導熒光"概念。主要貢獻體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點中的3和4。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中9的通訊作者和10篇代表論文中6的主要貢獻者之一。

5.  白鳳蓮

主要貢獻為: 1) 開展了超支化聚合物的工作，利用三維空間結構提高發(fā)光效率；2) 設計、合成了新型高發(fā)光效率的有機及聚合物發(fā)光材料，包括：高發(fā)光效率的PPV衍生物和聚芴類共聚物；3) 研究了所合成材料的光電特性，考察了分子結構與性能的關系，利用TPA-PPV制備了高效的發(fā)光器件。主要貢獻體現(xiàn)在主要發(fā)現(xiàn)點中的3和4。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表論文中10的主要貢獻者。

10篇代表性論文：

1.   A highly p-stacked organic semiconductor for field-effect transistors based on linearly-condensed pentathienoacene/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13281.

2.   Two- and three-dimensional alignments and patterns of carbon nanotubes/Adv. Mater., 2002, 14, 165.

3.   Coating carbon nanotubes with rare earth oxides multiwalled nanotubes/Adv. Mater., 2004, 16, 350.

4.   Controllable fabrication of aligned carbon nanotube alignments: selective position and different lengths/ Adv. Mater., 2002, 14, 1557.

5.   Structures, electronic states, and electroluminescent properties of a zinc(II) 2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolate complex/J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 14816

6.   Structures, electronic states, photoluminescence, and carrier transport properties of 1,1-disubstituted 2,3,4,5-tetraphenylsiloles/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 6335.

7.   Optical second-harmonic generation from Langmuir-Blodgett films of an asymmetrically substituted phthalocyanine/J. Phys. Chem., 1995, 99, 6957.

8.   New series of blue-emitting and electron-transporting copolymers based on fluorene/Macromolecules, 2002, 35, 2529.

9.   Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole/Chem. Commun., 2001, 1740.

10.  Light emitting diodes based on an alterating copolymer containing triphenylamine and phenylene/Appl. Phys. Lett., 1999, 74, 2295.