有机发光晶体管的关键材料和器件研究

摘要:有机发光晶体管(organic light-emitting transistor, OLET)是一种变革性的小型化有机光电器件, 其在同一器件中集成了场效应晶体管和发光二极管的两种器件功能, 在材料的基础物性研究、新型柔性显示/照明、有机电泵浦激光以及片上集成光电子器件等方面都具有着重要的研究意义. OLET 独特的器件结构及工作模式使其对核心的关键材料和器件制备提出了新的要求, 而高性能OLET 器件的构筑需要从材料和器件两个方面同时进行优化与改善. 近五年作者课题组和合作者在全面调研和分析OLET 领域整体研究背景和存在基本科学问题基础上, 聚焦于高迁移率发光有机半导体关键材料的开发和高效OLET 器件(线光源和面光源发光模式)的构筑两个方面开展了初步的探索性研究, 发展了系列特别是基于蒽和芴的高迁移率发光/激光有机半导体材料, 构筑了高性能的单组分有机单晶OLET 器件和新型平面OLET 面光源发射显示器件, 为进一步推动OLET 及其相关领域发展奠定了重要的材料和器件研究基础.

二氧化碳化学转化的科学基础及其路径

摘要:二氧化碳(CO2)是主要的温室气体, 也是丰富的可再生资源, 通过催化转化可定向制备为化学品、能源产品与功能材料, 即实现“变废为宝、高值化利用”的资源化利用过程. 因此, 面向资源化/能源化利用的二氧化碳化学研究, 对于可持续发展具有重要意义及应用前景. 二氧化碳资源化利用的贡献不仅仅局限于减排的绝对量, 更重要的意义与价值在于: (1) 减缓化工生产对化石资源的依赖; (2) 提供更加环境友好的生产方法, 减少化工生产对环境的影响; (3) 在一定程度上调节碳循环. 我们试图从热力学、动力学角度分析CO2转化反应所涉及的CO2活化、能量问题、作用机制和催化剂的理性设计等科学基础, 并提出相应的转化途径. 本文基于CO2分子活化原理认识及转化路径分析, 介绍CO2资源化领域的现状, 分析所面临的挑战; 主要包括热催化转化及反应类型、电催化CO2还原及电羧化反应、光催化CO2还原及光驱动CO2参与的有机反应, 并简要介绍过程耦合、接力催化等策略及生物催化和耦合策略、等离子体催化技术在二氧化碳资源化中的应用. 总之, 对于二氧化碳化学的基础科学认识, 为发展二氧化碳资源化新反应、新方法与新技术提供理论支撑, 推动二氧化碳基产品的规模化生产与工业应用.

有机电化学晶体管分子材料与功能器件研究进展

摘要:有机电化学晶体管通过离子-电子耦合调控共轭分子的电子结构和导电能力,被认为是下一代柔性智能电子的理想载体. 本文结合电化学掺杂工作原理,总结了有机电化学晶体管分子材料在离子-电子耦合性能以及在可拉伸性、机械顺应性和生物黏性等力学特征的研究进展,并介绍了器件在互补逻辑电路、生物传感和仿生神经突触等方面的功能应用. 此外,从有机共轭分子设计、界面修饰、离子动力学调控和器件结构开发等方面入手,分析了提升器件性能和推动器件多功能化的研究策略,展示了有机电化学晶体管在智能电子方面的重要研究价值. 最后,详细探讨了有机电化学晶体管在面向传感-适应-反馈-处理的一体化智能感知器件和低成本商业化制备等方面的关键挑战与机遇.

金属有机骨架材料在金属防腐蚀领域的研究进展

摘要: 金属防腐蚀是延长金属使用寿命的关键步骤,可分为表面防护、介质处理、电化学保护等多种方式。其中表面防护和介质处理是对已合成金属进行保护处理的常规手段,其基本思路是建立金属基体与腐蚀介质之间的物理隔离。金属有机骨架 (MOFs) 材料可从缓蚀致钝、疏水、提升高分子力学性能等方面增强物理隔离性能,降低金属腐蚀速率。总结了近几年的研究成果,从MOFs材料与金属的结合方式、腐蚀防护机理、具有防腐蚀性能MOFs的特点和MOFs防腐蚀的应用环境等四个方面综述了MOFs材料在金属腐蚀防护领域的研究进展。

MOFs膜的制备技术与应用进展

摘要:金属有机骨架(MOFs)材料是一类新型的有机-无机杂化材料,具有高可调性、性能稳定的优良特性。为深入了解 MOFs膜在气体吸附、储存、药物递送和生化物质分离等生物医学及生物催化领域的应用情况,综合运用文献研究法、实例列举法和归纳总结法等方法对现有研究成果进行分析和梳理。研究发现:MOFs膜是一种较为优良的载体形式,具有分离便捷、制备简单、设计可控性好等优点;MOFs膜材料在气体分离、储存、吸附以及酶的固定化领域有着重要的应用,具备良好的应用前景,但也存在合成成本高、性能评估困难等难题。

基于蒽核深蓝光材料的合成及电致发光性能

摘要:以蒽作为三线态-三线态湮灭(TTA)型蓝光材料的基元,通过在蒽的9和10位分别引入弱给电子基团二苯并噻吩和弱吸电子基团苯氰,设计合成了两个给体-受体型深蓝光TTA 材料4-(10-(二苯并[b,d]噻吩-4-基)蒽-9-基)苯腈(2)和4-(10-(二苯并[b,d]噻吩-2-基)蒽-9-基)苯腈(3),并对它们的热稳定性、电化学性质、光物理性质及电致发光性质进行了系统表征。在纯膜状态下,两个化合物的光致发光峰分别位于445 nm和451 nm处,光致发光量子产率分别为40.2% 和57.9%。基于化合物2和3的非掺杂器件的电致发光峰分别位于448 nm和458 nm处,实现了深蓝光发射。两个器件获得了较好的发光效率,其最大电流效率分别为4.2 cd·A-1和6.9 cd·A-1,最大功率效率分别为2.3 lm·W-1 和3.6 lm·W-1,最大外量子效率分别为3.8%和5.6%。即使在1 000 cd·m−2亮度下,两个器件的外量子效率依然保持在3.7%和5.4%,表现出极低的效率滚降。

有机硅材料在医用领域的应用研究进展

摘要: 介绍了有机硅材料在生物医用领域,包括体内、体外和血液中的应用。体外可用作敷料、医用 胶带等需要与皮肤接触的制品; 体内应用如导管、支架等与人体器官或组织直接接触的制品需要考虑其毒 性、抗菌性等; 在血液中的应用则是作为药物载体负责药物的靶向运输、缓释等。

自由基硒磺酰化研究进展

摘要:硒磺酰化已成为同时构建C—Se 和C—S 键最为快速和实用的方法之一, 该转化制备的硒代砜类化合物不仅在药物研发、天然产物结构单元修饰及功能材料中占据重要地位, 而且能作为通用的合成中间体实现进一步转化. 自由基硒磺酰化具有反应活性高、条件温和及官能团耐受性优良等特点, 近二十年来取得了蓬勃发展. 从磺酰化试剂的种类出发, 将该领域细分为来源于硒磺酸酯、磺酰肼、亚磺酸钠/亚磺酸、芳基重氮盐与1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸(DABSO)结合、环丁酮肟酯与DABSO 结合以及炔烃与DABSO 结合, 简要论述了近年来自由基硒磺酰化反应的研究进展.

金属有机框架材料吸附重金属离子和放射性核素的研究进展

摘要:金属有机框架(MOFs)是一类无机-有机配位的多孔材料。与传统吸附剂相比,MOFs 具有结构可设计性、功能多样性、比表面积大和孔隙率高等优点,可通过前合成和后修饰法调节孔径大小、引入特定官能团或活性位点,实现快速、高效地分离水中的重金属离子和放射性核素,对资源回收和环境修复意义重大。本文详述了MOFs吸附砷、铬和汞等重金属离子,吸附铀和锝等放射性核素的研究现状及作用机理,总结了提高MOFs 吸附性能的方法,提出了MOFs作为重金属和放射性核素吸附剂时亟需解决的问题。

聚对苯二甲酸酯降解酶的分子改造技术进展研究

摘要:塑料污染已成为全球性的环境挑战,其中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为应用最广泛的合成塑料之一,其高效降解技术的开发对推动塑料废弃物管理和资源化利用至关重要。近年来,研究表明,以PET降解酶为核心的生物催化降解策略可实现PET废弃物的闭环处理。因此,PET降解酶的性能优化已成为该领域的研究重点。本文系统解析了PET降解酶与底物之间的相互作用机制,在此基础上,从定向进化、半理性设计、理性设计和机器学习驱动设计四个方面,综述了PET降解酶的分子改造技术进展,特别强调了机器学习在PET降解酶分子改造中的重要作用,并分析了当前研究面临的重要挑战,包括PET降解酶在低温条件下催化活性不足,限制了其在堆肥等低温环境中的应用;PET降解酶对高结晶度PET的解聚效率较低,难以满足工业化降解需求。针对上述问题,机器学习与酶工程深度融合是未来发展的重要趋势,从而加速高效PET降解酶的开发,突破生物降解技术的产业化瓶颈,推动绿色循环经济的高质量发展。