[发明专利]定向及图案化排列一维有机纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定向及图案化排列一维有机纳米材料的方法。

背景技术

有机半导体纳米结构由于其优异的光电特性，可能在未来的微电子器件如显示器和传感器阵列中占有一席之地。但是由于在器件制备方面存在困难，目前更多的研究往往集中在单根纳米结构或无规则堆积的薄膜结构的电学性质的探讨上。而这些器件的缺点十分明显：器件性能很难提高，并且重复性差；同时杂乱排列的薄膜结构也不利于降低材料消耗。因此，开发一种能够简单有效的方法使得大量一维有机小分子半导体纳米材料能够定向和图案化排列，是十分紧迫必要的。

目前已经报道的可以定向及图案化排列一维有机纳米材料的方法有以下几种，主要包括模板法(J.W.Lee，K.Kim，D.H.Park，M.Y.Cho，Y.B.Lee，J.S.Jung，D.C.Kim，J.Kim，J.Joo，Adv.Funct.Mater.2009，19，704～710；J.S.Hu，Y.G.Guo，H.P.Liang，L.J.Wan，L.Jiang，J.Am.Chem.Soc.2005，127，17090～17095)，电场或磁场辅助生长法(M.Li，R.B.Bhiladvala，T.J.Morrow，A.J.Sioss，K.K.Lew，J.M.Redwing，C.D.Keating，T.S.Mayer，Nat.Nanotechnol.2008，3，88～92；L.Sardone，V.Palermo，E.Devaux，D.Credgington，M.de Loos，G.Marletta，F.Cacialli，J.vanEsch，P.Samorì，Adv.Mater.2006，18，1276～1280；G.Z.Piao，F.Kimura，T.Kimura，Langmuir 2006，22，4853～4855)，浸涂法(C.Y.Zhang，X.J.Zhang，X.H.Zhang，X.Fan，J.s.Jie，J.C.Chang，C.S.Lee，W.J.Zhang，S.T.Lee，Adv.Mater.2008，20，1716～1720；N.L.Liu，Y.Zhou，L.Wang，J.B.Peng，J.Wang，J.Pei，Y.Cao Langmuir2009，25，665～671；L.Jiang，Y.Y.Fu，H.X.Li，W.P.Hu，J.Am.Chem.Soc.2008，130，393～3941)和Langmuir-Blodgett(LB)方法(C.Y.Zhang，X.J.Zhang，X.H.Zhang，X.M.Ou，W.F.Zhang，J.S.Jie，J.C.Chang，C.S.Lee，S.T.Lee，Adv.Mater.2009，DOI：10.1002/adma.200802793)。上述几种方法各有优缺点，一般来讲都需要严格的外界辅助条件，并且难以制造大面积的器件结构。近年来，溶剂挥发诱导自组装法逐渐被利用来制造2-D的图案化纳米结构。Lin Zhiqun等人发展了一种控制挥发的方法来制备MEH-PPV等聚合物的多层同心环结构。他们通过构造一种简单的挥发装置，可以控制溶剂挥发时接触线的形状与位置，最终得到不同物质的同心圆图案。但是聚合物分子总是在接触线上形成无定型或无规则的堆积，仅仅可以用作模板，难以进一步扩展其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种定向及图案化排列的一维有机纳米材料的制备方法。

本发明所提供的定向及图案化排列的一维有机纳米材料的制备方法，包括下述步骤：

1)构建挥发装置，所述挥发装置由一平凸透镜和一衬底组成；所述平凸透镜的凸面朝下、平面与所述衬底平行，所述平凸透镜水平放置于所述衬底的上方，并与所述衬底相接触；且所述平凸透镜在水平面的投影完全落在所述衬底上；

2)将有机化合物溶液加入到步骤1)所述装置的平凸透镜和衬底之间的空隙中，静置所述装置，使所述空隙中的有机化合物溶液中的溶剂挥发，待所述溶剂完全挥发后，在所述衬底上得到由一维有机纳米纳米材料排列而成的同心圆状图案或定向排列的有机纳米线薄膜；

其中，所述有机化合物溶液中的溶剂为沸点在40-80℃的低沸点有机溶剂；

所述有机化合物溶液中有机化合物的浓度为0.2Cs-Cs，Cs代表所述有机化合物在所述有机溶剂中的饱和浓度。

本发明所构建的装置用于有效控制制备过程中溶剂的挥发。在该装置中平凸透镜的曲率半径可为5-50mm，直径可为1-5cm；所述衬底的尺寸要求其长度和宽度均大于所述平凸透镜的直径。在使用前，衬底与平凸透镜均预先用丙酮或乙醇清洗干净。