在光电功能材料研究领域,科学家的一项根本任务是在分子水平上进行材料结构的构筑,而分子水平上的结构构筑包括两个层次,即分子结构和分子聚集态结构。有机化学的长足发展,使我们在有机分子结构设计合成方面已经有比较成熟、有效的策略和技术,使许多分子的化学性质按预先设计思想实现。但是对于分子聚集体结构和性能调控还存在许多具有挑战性的问题。有机光电功能材料在显示功能时主要是以分子聚集体形式出现,因此分子聚集体的行为与特性对材料性能影响非常显著。如何通过设计和调控有机分子间相互作用,在多尺度下构建稳定的0-3D有序结构(包括多组份、分子高度取向的有序结构)、建立结构和性能的关系、进而实现材料的预期结构和性能成为该领域关键的科学问题。围绕这些关键问题,本研究选择典型的苝二酰亚胺这种n-型有机半导体作为组装基元,选择两个重要的次级相互作用,即氢键相互作用和π-π相互作用作为组装的驱动力,设计合成了带有可组装官能团的苝二酰亚胺衍生物,并对其在酸性介质中的组装行为进行了探索。主要内容有: 1.合成了带有乙酰基乙二胺基、氨基、巯基等可组装官能团的苝二酰亚胺,~1H NMR、FTIR元素分析等手段证明得到了预期的产物。 2.以带有乙酰基乙二胺基的苝二酰亚胺为代表,研究了酸度强弱对其组装体的结构与形态的影响。在乙酸中该苝酰亚胺组装成长度数百微米、直径200nm的规整线,光谱表征结果说明在这种组装体中,苝生色团采取“in-phase”的排列方式。随着乙酸浓度从100%降低至40%,纳米线长度缩短,逐渐转变为不太规则的棒状形态,伴随着体系从黑色转变为棕红色,645nm附近的吸收特征消失,移动到571nm;乙酸浓度从40%降低至20%左右,纳米棒解体,转变为叶片状形态,伴随着体系从棕红色转变为鲜红色,571nm附近的吸收特征移动到587nm附近。 3、带有乙酰基乙二胺基的苝酰亚胺在酸性介质中的组装具有抗衡离子依赖性。采用盐酸、甲酸、乙酸、甲基丙烯酸分别处理带有乙酰基乙二胺基的花酰亚胺,SEM图像显示得到的组装体的微结构分别以无定形团粒、纳米棒、长纳米线、纳米线为主。 4、当组装基团从氨基、酰胺基改变为大的卟啉基元时,发现在三氟乙酸的诱导作用下,卟啉-苝酰亚胺二元染料分子发生了花酰亚胺基元从J-聚集体到H-聚集体、卟啉基元从J-聚集体到无明显聚集的状态转变,固体微粒发生了从有序的结晶态到无定形态的结构转变。