项目简介：   本项目属于化学、材料、纳米、与信息科学的交叉研究领域。信息技术是当今三大科技领域之一，以半导体硅、砷化镓等为材料基础的信息科学和技术对保障国家安全、提高人民生活质量、促进经济发展做出了巨大贡献。随着对新型信息材料及器件的深入研究和探索，使人们意识到以分子材料为材料基础的新型电子及光子器件将推动信息科学和技术的高速发展。

针对分子电子学研究领域中的核心问题：如何设计、合成综合性能优良的分子材料？如何构筑高性能器件？材料结构与性能的关系及其工作原理，开展了系统的研究工作，并取得了如下研究结果：1) 设计、合成了高迁移率的分子材料，包括：场效应材料和碳纳米管；制备了场效应晶体管和气体传感器。2）设计、合成了高效的发光材料，构筑了发光二极管，研究了它们的光、电性能，对提高器件性能获得了一些规律性的认识。3）合成非线性光学材料；利用Langmuir-Blodgett 技术，真空镀膜技术、旋涂方法和自组装等方法制备了高质量的薄膜，进行了详细的表征，构筑了分子整流器和电开关器件。

本研究发表论文242篇(SCI收录236篇), 其中影响因子6以上的17篇（J. Am. Chem. Soc., 5篇; Adv. Mater., 7篇; Nano Lett., 1篇; Adv. Funcn. Mater., 4篇), 影响因子3到6之间的68篇。论文被他人引用1950次, 其中10篇代表性论文被他人引用304次。撰写英文专著2章、中文专著2部和中文专著6章。授权专利18项。在国际学术会议上做大会报告3次，邀请报告40次。

本研究的科学价值主要表现在：对以分子材料为基础的新型电子及光子器件开展了系统的基础性、前瞻性研究，为分子器件的实现奠定了基础。该研究为有机功能材料领域里的重要课题之一，例如2000年的诺贝尔化学奖授予本领域的开拓者：黑格、麦克迪尔米德和白川英树，以表彰他们发现了导电聚合物。Chem. Eng. News, MRS Bulletin，High-Tech Materials Alert和Chem Reaserch News 杂志分别介绍了我们的工作。

主要发现点：

1. 设计、合成了一系列有机半导体材料，包括并五噻吩、并三噻吩衍生物、酞菁衍生物和大环化合物等。利用它们作为半导体材料构筑了场效应晶体管，研究了提高器件性能的方法和途径(归属有机固体化学，10篇代表论文中的1支持该发现点)。

2. 制备了各种图案的二维和三维的碳纳米管阵列，实现了定向和定位的可控生长；利用气流波动法制备了结构和组成可控的分支碳纳米管；通过掺杂法制备了氮掺杂的碳纳米管和分子内结型的纳米管；利用聚焦离子束刻蚀制备了单根氮化碳纳米管和分子内结型的纳米管的电子器件，对其电性能进行了研究，发现掺杂可改变材料的电学性能; 用绝缘材料氧化铝对单根碳纳米管进行了部分包覆，并制备了场效应晶体管(归属有机固体化学, 10篇代表论文中的2－4支持该发现点)。

3. 设计、合成了新型高发光效率有机及聚合物发光材料和高载流子迁移率的传输材料，包括：硅杂环戊二烯衍生物，窄谱带的可溶性稀土络合物，高发光效率的PPV衍生物，高分子量的含有CN基的发光共聚物，超支化聚合物，聚芴类共聚物(归属有机固体化学, 10篇代表论文中的8和10支持该发现点)。

4. 对所合成的发光材料和传输材料的光电性能进行了深入研究, 率先发现硅杂环戊二烯衍生物具有"聚集诱导荧光"现象和首次提出这一概念，对其高效电致发光的原因提出了合理的解释；发现2-(2-羟基苯基)苯并噻唑锌是一种非常好的电子传输材料， 其电子传输性能优于目前被广泛使用的电子传输材料8－羟基喹啉铝，证明了该锌络合物在单晶及多晶粉末状态下是以二聚体形式存在的；观察到利用TPA-PPV为发光材料制备的器件具有反常的I-V特性(归属有机固体化学，10篇代表论文中的5、6和9支持该发现点)。

5. 设计、合成非线性光学材料，包括可溶性的不对称酞菁和聚炔类聚合物；找到了一种酞菁纯化的方法；首次研究了不对称酞菁的二阶非线性光学行为，发现不对称酞菁在气－液界面上的倾角与固体LB膜在基板上倾角相同，观察到在9层内二阶谐波强度与双层膜的层数的平方有线性关系，接近理论值；观测到聚炔类聚合物具有优秀的三阶光学非线性特性(归属材料化学，主要论文中的7支持该发现点)。

主要完成人：

1.  朱道本

主要从事分子材料的设计、合成和光、电功能器件构筑的研究工作，并取得了如下研究结果：1) 设计、合成了高迁移率的分子材料，制备了场效应晶体管、整流器和气体传感器；2) 设计、合成了高效的发光材料和非线性光学材料，构筑了光电器件；3) 提出了材料和器件的基本问题及解决这些问题的关键方法。主要贡献体现在主要发现点中的 1－5。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的50％。本人是10篇代表论文中1－6和8的通讯作者之一。

2.  刘云圻

主要贡献为：1) 设计、合成了一系列有机半导体材料，利用它们作为半导体材料构筑了场效应晶体管; 2) 制备了碳纳米管、氮掺杂的碳纳米管和分子内结型的纳米管, 制备了单根氮化碳纳米管和分子内结型纳米管的电子器件，对其电性能进行了研究；3) 合成了不对称酞菁，制备了高电导的LB膜，对其性能进行了系统研究；4) 设计、合成了高效的有机/高分子光电功能材料, 制备了发光器件和电开关。主要贡献体现在主要发现点中的1－5。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表论文中1－8的通讯作者之一和10篇代表论文中10的通讯作者。

3.  于贵

主要贡献为: 1) 合成了可溶性稀土络合物，利用它们构筑了窄谱带的发光器件；2) 发现2-(2-羟基苯基)苯并噻唑锌是一种非常好的电子传输材料，其电子传输性能优于目前被广泛使用的电子传输材料8－羟基喹啉铝，证明了该络合物在固态下是以二聚体形式存在的；3) 观察到利用TPA-PPV为发光材料制备的器件具有反常的I-V特性; 4) 探索了硅杂环戊二烯衍生物具有高效电致发光的主要原因。主要贡献体现在主要发现点中的3和4。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表论文中5，6和10的第一完成人。

4.  唐本忠

主要贡献为: 1) 设计、合成了新型高发光效率的硅杂环戊二烯衍生物，制备了高效的发光器件，其电致发光的外量子效率高达8％；2) 对所合成材料的光电性能进行了深入研究, 率先观察到"发色团在溶液中几乎不发光而在聚集状态下发光非常强"的现象，提出"聚集诱导荧光"概念。主要贡献体现在主要发现点中的3和4。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表论文中9的通讯作者和10篇代表论文中6的主要贡献者之一。

5.  白凤莲

主要贡献为: 1) 开展了超支化聚合物的工作，利用三维空间结构提高发光效率；2) 设计、合成了新型高发光效率的有机及聚合物发光材料，包括：高发光效率的PPV衍生物和聚芴类共聚物；3) 研究了所合成材料的光电特性，考察了分子结构与性能的关系，利用TPA-PPV制备了高效的发光器件。主要贡献体现在主要发现点中的3和4。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的80％。本人是10篇代表论文中10的主要贡献者。

10篇代表性论文：

1.   A highly p-stacked organic semiconductor for field-effect transistors based on linearly-condensed pentathienoacene/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13281.

2.   Two- and three-dimensional alignments and patterns of carbon nanotubes/Adv. Mater., 2002, 14, 165.

3.   Coating carbon nanotubes with rare earth oxides multiwalled nanotubes/Adv. Mater., 2004, 16, 350.

4.   Controllable fabrication of aligned carbon nanotube alignments: selective position and different lengths/ Adv. Mater., 2002, 14, 1557.

5.   Structures, electronic states, and electroluminescent properties of a zinc(II) 2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolate complex/J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 14816

6.   Structures, electronic states, photoluminescence, and carrier transport properties of 1,1-disubstituted 2,3,4,5-tetraphenylsiloles/J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 6335.

7.   Optical second-harmonic generation from Langmuir-Blodgett films of an asymmetrically substituted phthalocyanine/J. Phys. Chem., 1995, 99, 6957.

8.   New series of blue-emitting and electron-transporting copolymers based on fluorene/Macromolecules, 2002, 35, 2529.

9.   Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole/Chem. Commun., 2001, 1740.

10.  Light emitting diodes based on an alterating copolymer containing triphenylamine and phenylene/Appl. Phys. Lett., 1999, 74, 2295.