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新型卟啉衍生物在石墨表面自组装结构的研究认领

作者：

钱宇欣

学位授予单位：

北京交通大学

摘要：

本论文对一系列新型卟啉衍生物在石墨(HOPG)表面的自组装行为进行研究,以扫描隧道显微镜(STM)为主要研究手段,结合分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)进行计算模拟,总结其组装特点及规律,主要研究内容如下:选取四种含二酮吡咯(DPP)单元的卟啉类光伏材料,采用扫描隧道显微镜(STM)技术并结合理论计算,研究它们在固体表面的自组装结构。结果表明,这些结构相似的DPP基卟啉类光伏分子可以自组装成不同的纳米结构,这取决于其化学结构及其浓度,特别是主链和烷基侧链的结构。首次研究了通过两种氢键(C—H…N和C—H…O)协同调控的萘环化酞菁(ZnPcPDI4)和一系列吡啶衍生物在固/液界面的共组装。使用扫描隧道显微镜(STM)结合理论模拟来证明自组装过程中的相互作用。通过密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)结合模拟并修正力场参数,揭示了酞菁与配体的分子间结合模式及其热力学稳定性。这为通过氢键调控的酞菁与吡啶类分子共组装研究打下基础。选取三种在太阳能电池中表现优异的电子给体材料,研究了这三种由不同基团连接的共轭卟啉二聚体在石墨表面的自组装结构,并引入C70作为客体分子,但C70只与其中一种含有噻吩基团的双卟啉分子进行共组装并形成新的结构。理论计算进一步验证了这一主客体结构,这将为合成功能性卟啉共轭分子提供重要的指导,也为太阳能电池给体材料的设计和器件的制作提供了一个新的研究方向。

摘要译文

关键词：

卟啉; 自组装; 调控; 扫描隧道显微镜技术

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

材料物理与化学

导师：

段武彪曾庆祷

中图分类号：

O641.3[分子间的相互作用、超分子化学]

学科分类号：

070304[物理化学];081704[应用化学];081706[分子化工]