氟-氰基取代對超分子弱作用及其光電性質(zhì)影響的理論研究.pdf

1、有機材料在制備成各類器件時，大部分時候以薄膜、晶體等凝聚態(tài)的形式存在。由于在凝聚態(tài)中存在著廣泛的超分子作用，材料的電子結(jié)構(gòu)、紫外吸收、熒光發(fā)射、電荷傳輸?shù)任锢砘瘜W(xué)性質(zhì)受到超分子作用力的影響會產(chǎn)生不同于單分子的光物理性質(zhì)，且這種影響最終會決定著器件的性能。因此超分子作用，以及由此產(chǎn)生的光物理性質(zhì)的改變成為當(dāng)前有機電子學(xué)研究的熱點。本論文在對超分子作用，尤其是π-π作用深入認識的基礎(chǔ)上，從理論計算的角度系統(tǒng)詳細地闡述了氟和氰基對超分子弱作用

2、及其光電性質(zhì)的影響，并闡明了氟和氰基在其中所扮演的取代基效應(yīng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過將氟和氰基引入萘并噻吩體系構(gòu)建了具有分子內(nèi)電子給體(D)-電子受體(A)特性的分子，并詳細闡述了氟/氰基在D-A分子中對超分子弱作用，對重組能、轉(zhuǎn)移積分和載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)的影響。得出了氰基比氟更適合引入萘并噻吩體系以達到雙極性電荷傳輸?shù)哪康?；⑵將氟和氰基引入具有吸電子特性的碗稀，研究了碗稀衍生物與具有給電子特性的芘和暈苯這類具有分子

3、間D-A特性的超分子結(jié)構(gòu)的弱作用。發(fā)現(xiàn)了氰基比氟更能有效的改變電子結(jié)構(gòu)，使二聚體出現(xiàn)明顯的極化現(xiàn)象并且能夠增強長波方向的光吸收；⑶通過對含有氟和氰基的FNa、TCNQ和F4TCNQ與具有供電子特性的5-8-5缺陷石墨烯的超分子作用的研究。發(fā)現(xiàn)在這一類具有分子間D-A特性的結(jié)構(gòu)中，氰基能夠通過波函數(shù)的耦合有效地和缺陷石墨烯作用，并改變能帶結(jié)構(gòu)、增強近紅外的光吸收，而氟不能；⑷通過將氟和氰基引入具有給電子特性的（芴-噻吩）納米格子，研究了納

4、米格子與具有吸電子特性的富勒烯(C60)的超分子弱作用。發(fā)現(xiàn)氟和氰基不能顯著改變復(fù)合體系的能級，但是氰基的引入能夠減小格子與C60之間的排斥作用，因此在LUMO上和C60產(chǎn)生少量的軌道離域現(xiàn)象。研究還表明氰基能夠有效的增加長波方向的光吸收，能夠改變凝聚態(tài)時納米格子-C60復(fù)合體的電子捕獲行為；⑸研究了含氟/氰基的芴和氮雜芴以垂直方式與單層二硫化鉬(MoS2)的超分子作用，發(fā)現(xiàn)了除氟取代氮雜芴能改變單層MoS2的能帶結(jié)構(gòu)外，所有體系均不能