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冯新亮院士团队,一天两篇顶刊!
来源: 时间:2023-07-14 09:41:13 浏览:2582次

1Nat. Mater.有效共轭助2DCP-MPcs实现超高电荷迁移率

第一作者:Mingchao Wang;

通讯作者:冯新亮院士、董人豪研究员和Hai I. Wang

通讯单位:德累斯顿工业大学; 德国马克斯·普朗克高分子研究所

DOI: 10.1038/s41563-023-01581-6




研究背景

二维共轭聚合物(2DCP)是由多股具有扩展面内π-共轭的线性共轭聚合物组成的新型有机(光电)电子晶体半导体聚合物。它们以2D π-共轭共价有机骨架为代表,通常π-共轭性差,载流子迁移率低。基于此,德累斯顿工业大学冯新亮院士和董人豪研究员、德国马克斯·普朗克高分子研究所Hai I. Wang等人报道了两个基于酞菁的BBL-阶梯型晶体2DCP(记为2DCP-MPc,其中M=Cu或Ni),它们具有独特的能带传输和出色的载流子迁移率。为优化2DCP的共轭度,作者通过密度泛函理论(DFT)计算研究了具有代表性的模型化合物的各种共轭键,发现BBL-阶梯型结构具有离域的π电子,具有窄的最高已占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)间隙。因此,作者在溶剂热条件下通过对甲苯磺酸(PTSA)调控的八氨基酞菁金属(II)和萘四羧酸二酐的缩聚反应合成了2DCP-MPcs,其显示出窄带隙-1.3 eV。




文章要点

要点1DFT计算表明,层状叠层的2DCP-NiPc2DCP-CuPc具有较强的色散价带和导带。

要点2太赫兹(THz)光谱显示了Drude-型电荷传输行为,室温散射时间高达76 fs,离域电荷传输加上较小的m*产生了极高的电子-空穴和迁移率,高达~970 cm2 V−1 s−1,超过了已有的线性共轭聚合物和2DCP-MPcs。

要点3该工作强调了有效共轭在增强2DCP的电荷传输特性方面的关键作用,以及高迁移率2DCP在未来(光电)电子学中的巨大潜力。




图文展示

图1.酞菁基2DCPs的设计原理

图2.酞菁基BBL-阶梯型2DCP-MPcs

 

图3.2DCP-MPcs的能带图

图4.2DCP-MPcs的光吸收光谱和时间分辨太赫兹光谱

图5.2DCP-MPcs的频率分辨太赫兹光电性


2Angew.首次溶液合成多孔GNR

第一作者:Wenhui Niu;

通讯作者:冯新亮院士,Ji-Ma,麦亦勇教授;

通讯单位:德累斯顿工业大学,上海交通大学;

DOI: 10.1002/anie.202305737




研究背景

石墨烯纳米结构中的纳米级孔在改变其几何、电子和机械性能方面发挥着关键作用。其中,石墨烯纳米带(GNRs)因其独特的拓扑结构、磁性和热电传输性能,引起了广泛的关注。研究表明在GNRs结构中加入纳米孔是调整其带隙和电子结构的一种有效方法,但由于缺乏有效的合成策略和适当的前驱体设计,具有周期性、明确的纳米孔的膨胀多孔GNRs的自下而上溶液合成仍难以实现。基于此,德累斯顿工业大学冯新亮院士和Ji Ma、上海交通大学麦亦勇教授等人首次展示了溶液合成的全共轭多孔GNR(pGNR),所得到的pGNR具有直径为0.6 nm(C-C)的周期性六边形孔,相邻孔距为1.7 nm。




文章要点

要点1作者首次提出合成了含有明确纳米孔的全共轭pGNR的解决方案。

要点2DFT表明,对比无孔GNR,pGNR中的纳米孔可以有效地调节其电子结构和能级分布。

要点3该研究为多孔GNRs溶液合成奠定了基础,多孔GNRs具有良好的孔隙,可调的带隙和液相可加工性,使其在滤波,传感和热电器件中具有潜在的集成能力。




图文展示

图1.多孔GNRs的合成示意图

 

图2.模型化合物1a和1b的合成示意图

 

图3.模型化合物1a和1b的结构表征

 

图4.pGNR的合成路线和DFT模拟

 

图5.pGNR的光谱表征

图6.DFT计算

通讯作者简介

德累斯顿工业大学冯新亮院士课题组网址:https://www.chm.tu-dresden.de/mc2/index_en.shtml.

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全部 3小时前 四川
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