摘要
随着信息技术的发展，纳米光子学引起了人们越来越多的关注。在微纳尺度上可控构筑功能导向的材料结构结构和光子学元件对将来集成光路的实现至关重要。有机小分子作为一种重要的光子学材料，具有荧光量子效率高、分子可剪裁、易于聚集、尺寸依赖的发光性质等优势，使得有机材料在构建特定光学功能的微纳结构方面有很大优势。然而，由于缺乏对分子结构、组装过程、形貌调控与材料光学性能间相互影响关系的深刻理解，我们在可控构建功能导向的多样化有机微纳结构方面遇到了很大阻碍。 本论文展示了以光子学功能元件为导向，设计或选择合适的分子，探索分子材料自组装的调控规律，并根据此规律可控制备出多样化的有机纳米体系，来构筑光功能器件的新思路。基于合理的功能分子设计，我们在液相条件下可控组装了一系列有机微纳结构。改变有机小分子的结构，可以调节分子间的相互作用力，影响它们组装过程中的堆积方式和最终的产物形貌。因此我们合理设计了具有不同分子间识别作用力的分子并构筑1D和2D两种不同的纳米结构，展现了不同的光限域行为。而且，利用合理的设计两种不同分子，调节不同分子间的相互作用力，我们构建了“H”型的有机纳米线异质结。利用复合微纳结构中不同组分之间的激子转换行为，我们调控了光传输过程中的空间激子发射，为在微纳尺度上操控光信号进而实现光子学功能元件提供了有效的手段。论文的主要内容如下: 1.基于对分子间作用力对有机小分子自组装行为的深入研究，我们设计合成了两个在分子结构上有微小差异的小分子。这种分子结构的微小差异引起了分子间弱相互作用力的不同，进一步影响了它们的最终组装结构。不同的微纳米结构对光波有不同的限域和传输能力:1D的有机纳米线限制了光在两个维度上传播，表现出低损耗的光波导行为;2D的菱形片不仅在维度上限制了光波，而且在有机纳米片内表现出独特的不对称光传输现象，这种不对称的传输使其具有类似于电学中二极管的功能，因此可成为制备光学二极管的理想材料和结构。 2.我们根据分子间的协同组装能力及其能级的匹配特征，有目的的选择了一对能量给受体分子，并制备了“H”型的有机纳米线异质结。结合原位观测它们的协同组装过程和理论计算不同分子间的相互作用力大小，我们清楚的阐述了“H”型纳米线异质结的协同组装机理。这些稳定的纳米线异质结在不同组分的界面处展现了有效的能量转移行为。我们通过改变给体的激子数量，有效的调控了受体的输出信号，并实现了小型的光开关元件。 总之，本文深入探索了有机微纳米材料在光子学中的潜在应用，与以往的从结构出发寻找性能的研究方法不同，我们力求通过对微纳尺度下光的传播行为和光化学过程的认识，理性构筑微观材料结构来实现预期的光子学功能，为有机光功能材料的设计和应用提供了一条新思路。
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