有机功能材料与器件课件

有机高分子光电功能材料与器件
有机高分子光电功能材料与器件是一类应用广泛的材料，其中包括了有机发光二极管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管等，这些器件都具备较高的电光转换效率和较低的制造成本，因而受到了广泛的关注。

有机高分子光电功能材料与器件的制备是一个比较复杂的过程，需要经过多个步骤。

首先，需要选取适合的有机高分子材料，这些材料既要具备较高的电导率和发光效率，又需要耐光性好，稳定性高，易加工等特点。

其次，在制备过程中还需要使用一些添加剂，如共聚物等，来提高材料的性能和可加工性。

在制备器件前，需要对材料进行表征和性质测试，例如利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段来分析材料的光学性质；利用扫描电镜、原子力显微镜等手段来观察材料形貌和微观结构等。

最后，才是制备器件的过程。

例如，在制备有机发光二极管时，需要将有机高分子材料涂覆在透明的ITO导电膜上，在其中加入一些掺杂分子，这样可以改变有机高分子的导电性质和荧光颜色。

制作好电极后，通过在电极之间加上适当的电压，就可以将有机高分子材料激发出荧光，从而实现发光二极管的发光效果。

总之，有机高分子光电功能材料与器件是一项非常重要的研究领域，它在显示、照明、能源等领域有广泛的应用前景。

在日后的研究中，我们还需要不断优化制备工艺，提高材料的性能和设备的转换效率，以更好地满足实际应用的需求。

比目鱼为了更好的潜伏在海底近距离攻击猎物，改变身体外表颜色与周围环境浑然一体；变色蜥蜴可以将身体变成粉红色、蓝色、红色、桔红色、黄色、绿色、黑色、褐色等而更吸引异性；佩龙树蛙能够将身体变成灰色、褐色、黄色、白色等融入自然环境而不被狩猎者发现。

人类观察自然界中的变色现象，并加以利用，例如士兵用树叶进行伪装，人们四季穿不同颜色的衣服追求舒适，变色眼镜可以保护人的眼睛等。

随着科技的进步，我们已能够有越来越多的方式实现变色，其中变色材料的研究和应用得到广泛的关注。

变色性是指在外界激发源的作用下，一种物质或一个体系发生颜色循环变化的现象。

目前，对于变色材料研究最为广泛的就是光致变色和电致变色光致变色（Photochromism）是指光作为外界的激发源的变色，通常说来就是指材料在适当波长的光照射下可进行特定的化学反应或物理效应，从一个形态转变为另一形态，由于结构变化导致吸收光谱发生明显的变化，而在另一波长的光照射或热的作用下，材料又能恢复到原来的形态图1-1光致变色反应及其吸收光谱示意图1.1.1光致变色材料的分类经过近几十年的发展，科学家已经发现了多种类型的光致变色材料，各种材料的变色机理不尽相同，尤其是无机材料与有机材料存在明显的区别。

无机材料的变色机理主要是电子的转移，有机材料相对复杂一些，包括化学键的断裂与生成、顺反异构体的变化、质子分子内的转移等。

目前，对有机光致变色材料的研究主要集中在俘精酸酐、螺吡喃、席夫碱、二芳基乙烯等类化合物上。

1.1.2光致变色的应用变色前后的化学及物理性质的差异是变色材料应用的基础。

对于光致变色材料来说这些性质包括：吸收光谱、荧光光谱、折光率、氧化还原电位、偶极矩、粘度、旋光性质等，研究人员根据这些性质在光照前后的差异设计不同的应用。

目前，光致变色材料所报道的应用以其改变的物理性质来分，主要集中在基于光物理性质的应用和基于电化学性质的应用。

1.1.2.1基于光物理性质的应用1.1.2.2基于电化学性质的应用第二章含三苯胺单元查尔酮化合物的合成及性能研究三苯胺衍生物是重要的空穴传输材料，作为电致变色材料往往仅使用在聚合物中，合成含三苯胺单元的小分子，并将其制作合适的器件，测试其是否可以作为电致变色材料是本章的主要目的。

有机功能材料 第一章 绪论1.1 材料的分类1.2 本课程内容本课程以小分子有机功能材料为主，涉及部分高分子功能材料，功能主要以物理功能中的光、电、磁性能。

有机功能材料是一门新兴学科，属高技术材料。

本课程的具体内容如下：第二章：有机导体及超导体，（10学时），参考书：合成金属导论、功能高分子材料。

本章内容包括：有机导体的基本概念、导电机理、导电化合物的合成、性质、有机超导体以及有机导体的应用前景及在高技术发展中的潜在作用。

有机导体主要介绍两类化合物。

金属材料有机非金属小分子功能材料高分子功能材料 无机功能材料无机非金属大共轭体系化合物（如聚乙炔等）。

电荷转移络合物（CT盐charge transfer salt）课程重点为CT盐，内容包括CT盐的分子结构，常见供体和受体，CT盐的合成方法。

另外，本章还简要介绍有机超导体和有机光导体。

第三章，有机光电材料。

（14学时）。

参考书：光化学基本原理与光子学材料科学、功能高分子材料、本章主要介绍三个方面，光致变色材料、电致发光材料、非线性光学材料。

1 光致变色材料，主要介绍光致变色的原理、光化学反应基本概念、重要光致变色材料的结构及合成方法、光致变色材料研究现状，光致变色材料应用。

2 电致发光材料，主要介绍电致发光机理、材料的结构特征、合成、研究现状及应用。

3 有机非线性光学材料：非线性光学的基本概念，非线性光学材料的特征、有机非线性光学材料的分类及结构特征、研究现状及应用前景。

第四章：液晶材料（8学时）参考书：液晶化学介绍液晶材料的定义、分类、结构特征及用途、液晶材料的合成方法、超分子液晶及其与生命科学的联系。

第五章：有机铁磁体（4学时）参考书：有机固体 本章包括三个部分内容： 1 铁磁体的基本概念。

2 有机铁磁体的理论模型。

3 典型有机铁磁体及应用前景。

第二章 有机导体及超导体讨论题：1 金属与有机化合物的电子结构区别 2 各种不同导体的导电机理 3 微观粒子量子化条件 *一维势箱中粒子的能量：m lhn E 82= ml h n ml h n n E 8)12(8])1[(22+=-+=∆ 电子衍射光的衍射0=∆∞→E l2.1 基本理论 2.1.1导体与绝缘体在外电场作用下，载荷子可以定向移动的物体称为导体。

比目鱼为了更好的潜伏在海底近距离攻击猎物，改变身体外表颜色与周围环境浑然一体；变色蜥蜴可以将身体变成粉红色、蓝色、红色、桔红色、黄色、绿色、黑色、褐色等而更吸引异性；佩龙树蛙能够将身体变成灰色、褐色、黄色、白色等融入自然环境而不被狩猎者发现。

人类观察自然界中的变色现象，并加以利用，例如士兵用树叶进行伪装，人们四季穿不同颜色的衣服追求舒适，变色眼镜可以保护人的眼睛等。

随着科技的进步，我们已能够有越来越多的方式实现变色，其中变色材料的研究和应用得到广泛的关注。

变色性是指在外界激发源的作用下，一种物质或一个体系发生颜色循环变化的现象。

目前，对于变色材料研究最为广泛的就是光致变色和电致变色光致变色（Photochromism）是指光作为外界的激发源的变色，通常说来就是指材料在适当波长的光照射下可进行特定的化学反应或物理效应，从一个形态转变为另一形态，由于结构变化导致吸收光谱发生明显的变化，而在另一波长的光照射或热的作用下，材料又能恢复到原来的形态图1-1光致变色反应及其吸收光谱示意图1.1.1光致变色材料的分类经过近几十年的发展，科学家已经发现了多种类型的光致变色材料，各种材料的变色机理不尽相同，尤其是无机材料与有机材料存在明显的区别。

无机材料的变色机理主要是电子的转移，有机材料相对复杂一些，包括化学键的断裂与生成、顺反异构体的变化、质子分子内的转移等。

目前，对有机光致变色材料的研究主要集中在俘精酸酐、螺吡喃、席夫碱、二芳基乙烯等类化合物上。

1.1.2光致变色的应用变色前后的化学及物理性质的差异是变色材料应用的基础。

对于光致变色材料来说这些性质包括：吸收光谱、荧光光谱、折光率、氧化还原电位、偶极矩、粘度、旋光性质等，研究人员根据这些性质在光照前后的差异设计不同的应用。

目前，光致变色材料所报道的应用以其改变的物理性质来分，主要集中在基于光物理性质的应用和基于电化学性质的应用。

1.1.2.1基于光物理性质的应用1.1.2.2基于电化学性质的应用第二章含三苯胺单元查尔酮化合物的合成及性能研究三苯胺衍生物是重要的空穴传输材料，作为电致变色材料往往仅使用在聚合物中，合成含三苯胺单元的小分子，并将其制作合适的器件，测试其是否可以作为电致变色材料是本章的主要目的。

有机功能材料讲义讲稿有机功能材料是一类由有机分子构成的材料，具有特殊的物理、化学和电学特性，广泛应用于电子、光电、传感、荧光和生物等领域。

本文将介绍有机功能材料的种类分类、制备方法和应用。

一、种类分类。

根据有机分子的结构和性质，可以将有机功能材料分为以下几类：1. 共轭聚合物材料：由含有共轭芳香环的单体聚合而成，具有良好的导电性、光电响应性和非线性光学性质，是制备有机光电器件的重要材料。

2. 钙钛矿材料：一类结构类似钙钛矿的有机无机杂化材料，具有很强的光吸收和电荷传输能力，被广泛应用于太阳能电池、光催化和传感等领域。

3. 荧光材料：一类能够发射特定波长的光的有机材料，具有很好的应用前景，如荧光探针、生物成像、LED灯等。

4. 聚合物凝胶材料：由聚电解质、有机小分子和水等组成，具有良好的水凝胶状态和可逆性质，被广泛应用于生物医学、药物传输和纳米粒子制备等领域。

5. 纳米复合材料：由有机分子与无机或有机纳米材料复合而成，具有优异的电磁学、光学和力学性能，是研究纳米科技的前沿领域。

二、制备方法。

1. 化学合成法：包括聚合法、配位化学法和有机无机杂化法等方法，能够在分子层面精确构建有机分子结构，实现定向功能设计。

2. 自组装法：通过分子自组装的方式，构建具有特殊结构和性能的有机材料，如纳米管、纳米线和纳米粒子等。

3. 模板法：利用模板辅助作用，实现有机分子的定向组装和排列，制备具有特殊形态和性质的有机材料，如光子晶体、多孔材料和纳米阵列等。

三、应用领域1. 电子：有机功能材料能够制备出具有良好导电性和光电性能的有机薄膜，应用于有机光电器件、有机场效应晶体管和柔性电子器件等领域。

2. 光电：有机功能材料具有良好光电响应性和光学性能，可应用于光电传感、太阳能电池、有机光发光器件等领域。

3. 生物：有机功能材料具有良好的生物相容性和荧光性质，可应用于生物传感、荧光成像、药物传输等领域。

4. 其他领域：有机功能材料也被广泛应用于催化、分离、纳米粒子制备、材料改性等领域。