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基于金属和TCNQ的电荷转移复合物作为一种新型有机材料具有很多独特的光、电、磁等物理、化学性质,因其在材料研究方面的特殊贡献而成为研究热点,是有机固体这一交叉学科中的重要的研究领域。在最近的几十年里,对于这类电荷转移复合物的研究一直倍受关注。但是,到目前为止,对基于金属和TCNQ形成的电荷转移复合物的研究还存在以下几个方面的问题:i)基于铜、银和TCNQ的电荷转移复合物的微纳结构的组装的研究还不是很多;ii)对于这种电荷转移复合物的“电学双稳态”的机理的研究还不是很清楚;iii)基于二价金属和TCNQ所形成的电荷转移复合物的研究目前还处于初步阶段。就目前金属和TCNQ形成的电荷转移复合物的研究背景出发,我们开展了一些基于电荷转移复合物的研究工作,取得了一些创新性的结果,主要内容如下:
1.发展了一种集电荷转移复合物AgTCNQ的合成及其相关器件的制备于一步的电化学沉积的实验方法。通过在TCNQ的溶液里进行银的电镀反应,实现了Au/AgTCNQ/Au平面器件的制备。利用这种方法制备了一系列基于AgTCNQ的器件,这些器件具有良好的可重复的电学双稳态特性。
2.在Cu和TCNQ溶液“液相自蚀”反应的基础上,我们发展了一种CuTCNQ纳米带的简易制备方法,实现了纳米带自组装生长的微米花状结构。讨论了微纳相间结构的形成机理,形貌的影响因素。在此基础上,在TCNQ晶体上生长了CuTCNQ的纳米晶体阵列,为纳米晶体阵列的液相组装生长提供了一种新的方式。
3.在传统的“液相自蚀”法的基础上,通过置换反应利用金属锌把Cu2+从溶液中置换出来作为即时发生反应的铜源,制备了CuTCNQ的超长亚微米线。所得到的CuTCNQ的超长亚微米线具有良好的电导能力,用它作为源漏电极制备的CuPc单晶纳米线晶体管呈现出了良好的场效应性能。这种方法为“自下而上”制备微/纳器件,推进微/纳米结构在微/纳器件的应用奠定了良好的基础。
4.从金属和TCNQ的“液相自蚀反应”的角度出发,实现了基于电荷转移复合物Zn[TCNQ]2(H2O)2这一低维分子晶体材料的大面积可控制备,得到了动力学稳定的四方柱状产物和热力学稳定的片状产物。观测到从四方柱状的动力学产物到片状的热力学稳定产物的转变过程,实现了对电荷转移复合物Zn[TCNQ]2(H2O)2微纳材料尺寸的精确控制,iii)基于这种电荷转移复合物对水的敏感性,发展了一种水蒸气和湿度的传感器。
5.发展了一种简单的制备金属微纳枝状结构的方法,利用这种方法制备出的微纳枝状结构和自然生长的蕨类植物的叶子非常相似,属于分形结构,对这种结构的生长机理进行了探讨。