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有机纳米半导体材料,因其具有分子结构和光电特性的可塑性、可在溶液中加工处理、界面修饰的便利性等诸多优势,因而在场效应晶体管、发光二极管、光伏电池、传感器等领域有广泛的实际应用价值。特别是通过共轭有机分子之间的π-π堆积自组装聚集形成的一维有机纳米半导体材料在最近几年发展的很快,但如何得到高荧光发射效率和高电导率的一维有机纳米材料,并使其应用于光电传感器领域仍然面临着诸多挑战。解决这些问题的关键就是设计和选择好的构筑单元分子,通过合适的自组装方法,控制分子自组装聚集过程中的动力学和热力学过程,最终得到高荧光量子产率和高电导性的传感材料。 苝酰亚胺类化合物作为一类非常重要的n型半导体材料,具备优良的光稳定性,在光电器件中得到广泛的应用。其能够通过丰富的合成方法分子和不同的自组装方法得到不同形貌和功能的一维聚集体材料,例如纳米带、纳米纤维、纳米管、凝胶等。但形成的聚集体中的强π-π相互作用往往导致低荧光量子产率,这限制了其在荧光检测器等领域中的应用。此外,目前得到的苝酰亚胺类一维有机纳米材料的导电率和光电导率也比较低,也限制了其在光电导传感器中的应用。 本论文中,我们设计和合成了一系列不对称苯酰亚胺的衍生物,并深入研究了分子结构参数对于其自组装形貌的影响因素,并通过动力学、热力学控制获取了高荧光量子产率和高光电导率的一维有机纳米结构;同时利用具有高荧光和光电流的一维纳米带,作为荧光和光电流双响应的检测器,实现选择性的检测脂肪胺和芳香胺的。 本论文的研究工作内容如下: 1.探讨了苝酰亚胺分子结构对于形成具有高荧光量子产率的纳米螺旋形貌聚集体和纳米管状形貌聚集体的影响。 2.探讨了苝酰亚胺分子自组装聚集过程中的动力学形貌到热力学形貌的转变,例如形成的亚稳态的纳米螺旋形貌转变为热力学稳定的纳米带状形貌。 3.开发了具有高荧光量子产率和光电流的纳米带状聚集体,成功的选择性的区分了脂肪胺和芳香胺的蒸汽。