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【转帖】记中科院化学所“分子材料与器件的制备和性能研究”创新群体 已有1人参与
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进军多学科前沿交叉新领域 ——记中科院化学所“分子材料与器件的制备和性能研究”创新群体 发布时间： 2010-12-02 | 作者：操秀英 http://www.stdaily.com 2010年12月02日 来源： 科技日报 作者： 操秀英 聚焦创新研究群体 本报记者 操秀英 比银行卡还要薄的电视机屏幕，可像报纸一样随身携带的阅读器“电子纸”和聚合物太阳能电池……“有机电子工业”使这一切成为可能。 这些炫目的技术和分子材料与器件研究分不开。 设计、合成综合性能优良和具有自主知识产权的新型分子材料，研究其相关的物理、化学过程和基本的物理化学特性，发展分子器件构筑新技术，推动分子材料在器件中的应用，正是中科院化学所“分子材料与器件的制备和性能研究”创新群体研究工作的重点内容。 相当长一段时间内，人们认为有机化合物包括有机高分子是不导电的。但研究发现共轭有机、高分子在固态下具有导电性，美国和日本的3位科学家在1977年首次发现导电聚合物，开辟了材料科学研究的新领域，他们也因此获得2000年诺贝尔化学奖。有机、高分子材料可以根据需求进行分子设计，并加以改造，使得其应用范围大大拓宽。以有机半导体为代表的分子材料可以应用在发光显示器、场效应器件、太阳能电池、生物传感器等多个领域。此外，可以利用分子材料制备柔性器件。 正因如此，涉及到化学、物理、电子学等多学科的分子材料和分子器件的研究成为21 世纪化学的重要研究方向之一。将具有特殊功能（如光、电、磁等特性）的分子体系制备为分子材料，并应用于发展分子器件，已成为材料科学的热点研究领域。美国化学会在组织化学家讨论化学学科未来发展方向时，提出分子材料和分子器件的研究将引导“分子电子工业”的出现，英国前首相在国会科技政策演讲中多次提到以分子材料和器件为核心的分子电子学，欧盟也将这一研究纳入“第七框架计划”中。荷兰飞利浦、美国朗讯、惠普、韩国三星、日本索尼等知名跨国企业也都纷纷在该研究领域投入巨资，以期在分子电子工业中抢占制高点。 分子材料和分子器件研究是涉及物理、化学、电子学、信息学和材料学等多学科的前沿交叉研究领域，需要各个学科的研究人员紧密协作，特别是分子设计的理论研究、分子合成与器件制备之间的有效结合，才能凝练出关键的科学问题、发展新的实验方法和理论、归纳出基本规律。 “因此，在组织群体时，我们强调群体成员应该具备化学、材料、器件物理和理论物理等多学科的专业背景，具有从事分子材料和器件类多学科交叉研究的经验。” 创新群体学术带头人张德清研究员说。 群体的研究工作主要是在分子材料和器件的前沿领域，开展分子材料的设计、合成与组装、分子器件制备以及相关理论三方面研究。其中，分子材料研究是群体整体研究工作的基础，而新颖纳米结构的构筑和特性研究则是分子材料研究的深入；理论研究为分子材料的设计提供理论指导，有助于对一些特殊现象和性能的认识，并进行理论归纳；分子器件研究是在分子材料和理论研究基础上进行的，是群体研究工作的集成。三个方面的研究相辅相成，在研究工作中需要广泛的内部合作才能完成。 群体成员胡文平研究员举了个例子。“在朱道本先生的启发下，我们将以往线性的共轭分子“改造”成环状的共轭分子，发现其半导体性能比线性的高了两个数量级，那么，其性能是如何改变的？我们就是这样在应用和理论研究之间不断探索新的研究方向。” 经过6年的努力，该群体取得大量创新成果： 以光电功能和器件为目标，创新分子设计思想，发展新的合成方法，制备了新型共轭分子体系，得到高迁移率有机半导体、高光伏性能的富勒烯衍生物分子、宽吸收有机共轭聚合物和高发光效率的共轭高分子，并在此基础上构筑了高性能的有机场效应晶体管、有机光伏电池。 设计、合成了新型的水溶性共轭聚合物，利用其强的光捕获能力这一特殊的光物理性质，发展了基于共轭聚合物的高灵敏、高选择性新型生物传感体系，将为若干重大疾病的早期诊断提供新的原理和方法。 运用分子组装的原理和纳米技术，发展新方法制备了有机共轭分子的纳米结构，实现了对其纳米结构和性能的调控，并探索形成纳米结构的规律；另一方面，通过改变生长条件，成功制备了具有新颖结构的碳纳米管、石墨烯，开展这些纳米结构的电学性能研究，构筑纳米器件。研究有机纳米结构表面的特殊浸润性质，实现对表面亲疏水性能的可逆调控，利用此性能成功地制备了仿生智能离子通道，并将其应用到新原理光电能量转换体系中。 设计、合成了一系列双稳态有机功能分子，构建了分子开关，并与中科院物理所、瑞士苏黎世理工学院等合作伙伴研究了其在信息存储方面的应用，实现高密度信息存储。 开展分子材料和器件的理论研究，建立预测有机共轭分子发光性质和有机半导体迁移率的新方法。 此外，群体的研究成果受到国外知名企业的关注，群体成员先后与日本Sony公司、比利时Solvary公司开展合作。 “群体创新能力明显得到提升，已经成为该领域内有重要影响的研究团队，具备了冲击国际前沿的能力。”张德清说。 （本报北京12月1日电） 群体名片 “分子材料与器件的制备和性能研究”创新群体：张德清、江雷、李玉良、刘云圻、李永舫、宋延林、胡文平、王树、王朝晖、占肖卫、帅志刚。 该群体在新型π－共轭分子体系的设计与制备、光电器件和生物传感的研究，有机纳米结构的制备、结构、性能和纳米器件，双／多稳态分子和超分子与分子器件、信息存储和化学传感，以及分子材料和器件的理论研究等方面开展了富有创新性的研究，完成了研究计划，取得了许多有重要创新意义的研究成果。 (科技日报) 责编：董子凡 本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com 原文链接：http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-12/02/content_252739.htm |
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