(图片来源:Adv. Mater.)
正文 在这项工作中,作者首先详细地展示了合成的紫罗碱衍生物及其相应的反离子,这些是构建嵌段分子VSi7:X2的基础。通过这些结构,作者能够探索反离子对相分离结构和电子特性的影响。图中的化学结构揭示了嵌段分子的设计多样性,以及它们在不同反离子作用下可能形成的有序形态。这些结构的物理外观,如颜色和质地的变化,为理解材料的微观结构与宏观性能之间的关系提供了直观的证据。结论表明,通过选择合适的反离子,可以有效地调控材料的形态和导电性,这对于开发具有特定功能的有机电子材料具有重要意义。下载化学加APP到你手机,收获更多商业合作机会。 图片来源:Adv. Mater. 接下来,作者通过一系列实验技术揭示了VSi7:X2嵌段分子在不同反离子影响下的形态和导电性变化。首先,作者通过X-射线光电子能谱(XPS)图谱展示了VSi7:X2在反离子交换过程中Br3p峰的消失,这表明了反离子成功地被替换。接着,通过中角和小角X-射线散射(MAXS/WAXS)技术,研究者们观察到了VSi7:X2嵌段分子在层状(B)和柱状(C)形态下的散射剖面,这些剖面揭示了材料的微观结构。此外,作者通过电流-电压(I/V)曲线的测量,分析了不同反离子对VSi7:X2导电性的影响,发现2D纳米结构的VSi7:Br2和VSi7:(Ph4B)2相较于柱状的VSi7:(BF4)2和VSi7:(ClO4)2表现出更高的导电性。这些结果表明,通过改变反离子,可以有效地调控材料的电子特性,这对于开发具有特定功能的有机电子材料具有重要意义。 图片来源:Adv. Mater. 作者通过固态紫外-可见光谱(UV-Vis)测量,详细记录了VSi7:(Ph4B)2在不同条件下的光学特性变化。首先,作者展示了在持续的405纳米波长光照射下,VSi7:(Ph4B)2的UV-Vis光谱随时间的变化,这揭示了材料在光刺激下发生光诱导电子转移的过程(图3A)。在停止光照射后,VSi7:(Ph4B)2的光谱随时间的热衰减过程,这反映了自由基阳离子的稳定性(图3B)。此外,作者通过监测607纳米处的吸收峰随时间的变化,进一步观察了自由基阳离子的衰减动力学,其中紫色部分代表了90分钟的照射期(图3C)。VSi7:(Ph4B)2在多次光照射和衰减周期中的UV-Vis光谱变化表明,通过光照射可以实现VSi7:(Ph4B)2的可逆还原和氧化,从而调控其导电性,这一过程类似于生物神经系统中的长期增强现象(图3D)。 图3. 在石英片之间(厚度= 10微米)的VSi7:(Ph4B)2的固态紫外-可见光谱测量 作者通过一系列电流-电压(I/V)曲线的测量,展示了VSi7:(Ph4B)2在不同处理条件下的导电性变化。首先,为了反应材料在光照射和氧化还原过程中导电性的变化,作者记录了VSi7:(Ph4B)2在未照射、照射30秒后以及在富氧环境中24小时后的I/V曲线(图4A)。不仅如此,作者还追踪了VSi7:(Ph4B)2在经过15秒两次照射后,以及随后一周自由基衰减期间的导电性,揭示了材料在光刺激下导电性的可逆变化(图4B)。值得一提的是,通过15秒脉冲照射后的长期增强效应,展示了VSi7:(Ph4B)2在光刺激下的导电性增强,这种增强效应在30秒的延迟时间后再次照射时仍然存在(图4C)。此外,VSi7:(Ph4B)2在多次照射周期中,这些周期包括15秒的照射和随后一周的自由基衰减,结果表明经过多次电压扫描后,二价阳离子状态的导电性显著增加(图4D)。 图片来源:Adv. Mater. 总结
荷兰埃因霍温理工大学F. Eisenreich和G. Vantomme团队展示了一种模块化且可扩展的方法,用于合成一系列基于紫罗碱的嵌段分子,这些分子能够自发地相分离成有序结构。通过简单的阴离子交换,可以对这些结构的形态和导电性进行后合成修饰。特别是,VSi7:(Ph4B)2在光照下可以原位还原,展现出可通过光照和氧气控制的可调电子特性。此外,通过重复的电压扫描,VSi7:(Ph4B)2的导电性得到了改善,这与材料在电场作用下2D形态的定向排列有关。这些发现不仅为有机纳米材料的电子性质调控提供了新的策略,而且突出了这些系统在智能传感器和神经形态器件等先进(光电)电子材料中的潜力。
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