[发明专利]一种一维聚芴链及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一维聚芴链及其制备方法。在该制备方法中，选择金属单晶作为衬底，通过分子束外延生长技术将前驱体分子二溴芴沉积到衬底表面获得样品，然后对上述样品进行逐步退火处理诱发分子间的脱溴和芳基偶联反应，可以获得原子级精确的一维聚芴链结构。该方法为制备纳米尺寸一维聚芴链提供了新的思路，具有较高的科研价值和广泛的应用潜力。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种在金属衬底上沉积二溴芴分子然后对其逐步退火，利用衬底的催化作用和模板效应合成一种一维聚芴链的制备方法。

背景技术

表面合成已被证明是一种用于自下而上地制备具有原子级精确的共价键合的低维纳米结构（例如一维纳米线、低聚物或聚合物、量子点阵和二维多孔网络结构等）有效且广泛的方法。

近几十年来，由碳芳环和氢原子构成的多环芳烃因其与传统共轭聚合物相比展现出不同的光学和化学性质而引起了广泛的兴趣。其中非苯型杂环的引入可以显著调节主链的电子结构和芳香性。这将在有机电子学、具有不成对电子的开壳磁性体系、自旋电子学和光电子学中表现出潜在的应用。聚芴是由6-5-6的稠环完全共轭阵列组成，被认为在有机发光器件（OLED）、荧光生物传感器、有机光伏器件（OPV）以及晶体管中的p型半导体的构筑模块等应用中有较强的潜力。将芴单元中五元环顶端的碳原子相连的两个氢原子进行取代可以得到一系列高度可加工的聚合物衍生物。然而，在传统溶液化学条件下因其溶解度较差的原因合成在顶端碳上没有庞大基团的纯聚芴并不容易，而且关于聚芴结构在表面上原子级精确的表征也相对缺乏。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维聚芴链及其制备方法。具体地，本发明利用二溴芴分子在金属衬底的催化作用下会发生脱溴偶联的策略，将二溴芴分子沉积到金属衬底表面，获得在衬底上规则有序的多孔自组装样品；将所述样品在诱发脱溴偶联反应的温度进行逐步退火处理，获得高质量一维聚芴链。

本发明可以通过以下技术方案实现：在超高真空环境下，首先将二溴芴前驱体分子沉积到25~30℃干净的金属衬底表面，沉积时间为60秒，然后将已载有前驱体分子的金属衬底在反应触发温度进行逐步退火处理，获得到高质量的一维聚芴链结构。

优选地，本发明制备纳米尺寸一维聚芴链的方法还包括以下步骤：在前驱体分子沉积前会在蒸发温度下保温10分钟，保证分子束流稳定。沉积结束后，将金属衬底在室温退火10分钟，保证分子在衬底上充分的扩散、排列和组装。

优选地，所述生长温度为160-200℃，升温到反应温度后保持的时间为5-10分钟。该步骤在本发明中也被称为“退火处理”步骤。通过进行该步骤，可以使沉积的二溴芴分子充分扩散反应形成较高质量的聚芴链。

优选地，将所述二溴芴分子蒸发并沉积到金属衬底的步骤是通过热阻式加热使二溴芴分子蒸发并沉积到所述金属衬底上。

在本发明的某些实施方案中，在25℃-30℃的蒸发温度下使所述二溴芴分子蒸发。例如，在将蒸发温度选择为30℃的情况下，可以获得较好的沉积效果。

在本发明的某些实施方案中，在160℃先进行5分钟的退火，接着在160℃继续退火10分钟，然后在180℃退火5分钟，最后再200℃退火可以获得较好的样品质量。

在本发明的某些实施方案中，所述金属衬底是通过包括以下步骤的方法制备的：a. 在超高真空腔内，对金属衬底进行氩离子溅射；b. 将所述金属衬底加热并保持在450℃，维持10-30分钟。c. 将所述金属衬底以6℃/分钟的退火速率缓慢降温到260℃，随后使其自然降温。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1示出了根据本发明实施例的聚芴链合成示意图；