本發(fā)明屬于有機(jī)電子學(xué)，特別涉及基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子的制備及其在有機(jī)光電領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體工業(yè)中集成電路的制備工藝，按照摩爾定律以自上而下的方式發(fā)展至今，其通過硅基的微加工技術(shù)制備更小尺寸元件已然達(dá)到瓶頸，分子電子學(xué)因其有突破硅基電子學(xué)固有局限性的潛力而備受關(guān)注。分子導(dǎo)線作為分子電子學(xué)的基本元件，在分子水平上負(fù)責(zé)電荷傳輸和不同元件之間的電子通信，是目前多學(xué)科交叉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，有機(jī)分子導(dǎo)線更是其中不可或缺的一部分。共軛結(jié)構(gòu)直接影響有機(jī)分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，還影響光電器件的光物理性能、載流子輸運(yùn)性能和加工性能，同時(shí)對器件穩(wěn)定性具有決定性的影響。因此，共軛結(jié)構(gòu)的調(diào)控是有機(jī)光電材料設(shè)計(jì)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

2、分子電子學(xué)由于具有突破硅基電子學(xué)固有局限性的潛力而受到廣泛關(guān)注單分子導(dǎo)線是分子電子學(xué)的基本元件，負(fù)責(zé)分子水平上不同組分之間的電荷傳輸和電子通信。除電極-分子界面外，分子的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)對金屬-分子-金屬結(jié)中分子線的整體性能起決定性作用。因此，探索具有理想構(gòu)象和獨(dú)特電子效應(yīng)的堅(jiān)固單分子導(dǎo)線仍然是實(shí)現(xiàn)高和穩(wěn)定電導(dǎo)的巨大挑戰(zhàn)。迄今為止，文獻(xiàn)中廣泛研究的人造單分子線分子核主要局限于通過鍵π共軛的棒狀有機(jī)分子和有機(jī)金屬分子，其中高密度的離域π電子有利于通過分子主鏈進(jìn)行電荷傳輸。這種通鍵共軛通常是指脂肪族和芳族單位直接與由sp、sp2或sp3碳框架組成的碳-碳單鍵、雙鍵或三鍵連接。另一種剛剛出現(xiàn)的有趣的單分子導(dǎo)線是基于非共價(jià)空間共軛的，其中π電子在空間上分布在緊密堆疊的芳環(huán)的面間區(qū)域內(nèi)，可以用于電荷傳輸。當(dāng)兩個(gè)發(fā)色團(tuán)或芳環(huán)排列得足夠緊密，并且它們的電子密度分布有重疊時(shí)，就會(huì)形成涉及貫穿空間的共軛作用，以及長朗庫侖（偶極子-偶極子）相互作用這種獨(dú)特的空間傳導(dǎo)方式引起了越來越多的關(guān)注，并在各種系統(tǒng)中顯示出重要的意義，包括生物復(fù)合物中的氧化還原過程、dna分子中的電子信號(hào)傳遞、有機(jī)電子和光伏中的載流子傳輸?shù)?。然而，與通鍵單分子線相比，通空間單分子線的探索還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這可能是由于缺乏合適的具有強(qiáng)通空間共軛性的有機(jī)平臺(tái)。

3、單分子結(jié)是研究分子電子學(xué)的熱門平臺(tái)。為此，已經(jīng)有無數(shù)的單分子電子傳遞性質(zhì)的證明。為了統(tǒng)計(jì)室溫下結(jié)中可能發(fā)生的分子電導(dǎo)，研究單分子結(jié)的最廣泛使用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一是掃描隧道顯微鏡斷結(jié)（stm-bj）方法在這種方法中，測量了單分子結(jié)的性質(zhì)，同時(shí)增加了電極分離，以促進(jìn)結(jié)的形成、演化和破裂。因此，每次測量都對許多不同構(gòu)象的進(jìn)展進(jìn)行采樣。這種方法以前曾用于剛性分子共價(jià)結(jié)合到電極上。提供了一個(gè)平臺(tái)來闡明距離依賴的電子相互作用的性質(zhì)，如范德華力（vdw）。為了能夠提高有機(jī)分子的導(dǎo)電能力，滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的要求，本發(fā)明提供了同時(shí)存在價(jià)鍵共軛和空間共軛作用的基于六苯基苯錨定基團(tuán)的共軛有機(jī)分子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的是提供一種基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子及其制備方法。本發(fā)明的基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，同時(shí)具備空間共軛和價(jià)鍵共軛的特性，具有多個(gè)導(dǎo)電通道，其兩端六苯基苯與金電極通過范德華力錨定，構(gòu)筑分子導(dǎo)線，提供一種新型雙錨定基團(tuán)的新見解。

2、本發(fā)明的另一目的是提供基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子的應(yīng)用。所述基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子在有機(jī)分子導(dǎo)線領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、本發(fā)明目的基于如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，其結(jié)構(gòu)如式i-ⅱ所示：

5、

6、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子的制備及其應(yīng)用，其制備方法包括如下步驟：

7、將化合物4-溴二苯乙炔、四苯基環(huán)戊二烯酮混合，加入苯醚中，加入單口圓底燒瓶中，混合物加熱8小時(shí)，冷卻至室溫后，將混合物倒入水中，用二氯甲烷萃取3次。合并的有機(jī)層用飽和碳酸氫鈉和水依次洗滌，然后用無水硫酸鎂干燥。過濾后，減壓蒸發(fā)溶劑，以石油醚?：二氯甲烷為洗脫液，通過硅膠柱色譜純化粗品，得到4-溴-3',4',5',6'-四苯基-1,1':2',1''-三聯(lián)苯。將化合物4-溴-3',4',5',6'-四苯基-1,1':2',1''-三聯(lián)苯、乙酰二羧酸、雙三苯基膦二氯化鈀、1,4-雙（二苯基膦基）丁烷和?1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一烯-7-烯加入雙口圓底燒瓶中。在真空下抽空反應(yīng)瓶，用干燥氮?dú)鉀_洗3次，然后加入三乙胺。反應(yīng)混合物回流24小時(shí)。冷卻至室溫后，將混合物倒入水中，用二氯甲烷萃取3次。結(jié)合的有機(jī)層在無水硫酸鎂上干燥。過濾后，減壓蒸發(fā)溶劑，以石油醚和二氯甲烷為洗脫液，通過硅膠柱色譜純化粗品，得到產(chǎn)物dhpb

8、本發(fā)明合成的一種基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，不僅有傳統(tǒng)的價(jià)鍵共軛結(jié)構(gòu)，而且還存在空間共軛效應(yīng)。其具有分子內(nèi)π-π堆疊結(jié)構(gòu)的分子錨定基團(tuán)，使電子不僅能沿著價(jià)鍵共軛通道進(jìn)行傳輸，也可以沿著空間共軛通道傳輸，具有多個(gè)電導(dǎo)通道，有效地彌補(bǔ)了由于分子的價(jià)鍵共軛不足引起的低電導(dǎo)現(xiàn)象，并且設(shè)計(jì)出一種新型錨定基團(tuán)六苯基苯，兩端通過六苯基苯與金電極的范德華力與金電極錨定，為調(diào)控單分子導(dǎo)線的電荷傳輸性能提供了新見解。本發(fā)明的空間共軛有機(jī)分子易制備，導(dǎo)電性能優(yōu)秀，是一種具有良好前景的分子導(dǎo)線的構(gòu)筑單元。

9、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

10、除電極-分子界面外，分子的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)對金屬-分子-金屬結(jié)中分子線的整體性能起決定性作用，因此，探索具有理想構(gòu)象和獨(dú)特電子效應(yīng)的堅(jiān)固單分子導(dǎo)線仍然是實(shí)現(xiàn)高和穩(wěn)定電導(dǎo)率的巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的透鍵傳輸?shù)膬r(jià)鍵共軛分子導(dǎo)線，受反向環(huán)電流的影響，分子導(dǎo)電效果差，而本發(fā)明中制備的基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子具有價(jià)鍵共軛和空間共軛的特性，提供了多個(gè)導(dǎo)電通道，本發(fā)明的制備方法普適性廣，為單分子導(dǎo)線的錨定單元提供了新見解。

技術(shù)特征：

1.一類基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，其特征結(jié)構(gòu)如下i-ⅱ所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，其特征在于：本發(fā)明的基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，構(gòu)筑含有六苯基苯錨定基團(tuán)的穩(wěn)定多傳輸通道單分子器件，同時(shí)具備空間共軛和價(jià)鍵共軛的特性，具有多個(gè)傳輸通道。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述基于六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子在有機(jī)單分子導(dǎo)線中的應(yīng)用，其特征在于，利用stm-bj技術(shù)構(gòu)建的au-六苯基苯-π橋-六苯基苯-au單分子導(dǎo)線。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有機(jī)電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一類基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子的制備方法及在有機(jī)單分子導(dǎo)線領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明基于雙六苯基苯錨定基團(tuán)的空間共軛有機(jī)分子，具有如下I?Ⅱ所示結(jié)構(gòu)：六苯基苯其獨(dú)特的空間共軛結(jié)構(gòu)，使電子不僅能沿著價(jià)鍵共軛通道進(jìn)行傳輸，也可以沿著空間共軛通道傳輸，具有多個(gè)電導(dǎo)通道，通過范德華力使六苯基苯與金電極進(jìn)行錨定，構(gòu)筑分子導(dǎo)線。本發(fā)明制備方法簡單適用，在有機(jī)單分子導(dǎo)線領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：甄士杰,張騰,李美靜,余子凡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28