气泡模板印刷超高精度分子图画研讨获开展

　　开展超高精度有机功用资料的微纳图画制作技能关于有机电子学开展具有重要意义，但有机资料与传统光刻技能的不兼容性约束了其超高精度分子图画与器材的制备，因此怎么完成有机功用资料分子标准图画化成为该范畴的重要应战。现在，适用于有机功用分子的高精度图画化技能首要包含蘸笔印刷技能、纳米压印技能、嵌段共聚物自拼装技能和DNA编排技能等，在图画精度调控、资料普适性等方面存在许多限制，亟需开展新方法。

　　中国科学院化学研讨所绿色印刷院要点实验室宋延林课题组打破气泡演化过程中的奥斯瓦尔德熟化等限制，提出了气泡模板印刷分子标准图画与器材的新思路。研讨使用气泡壁限域效应驱动分子受限拼装的战略，在分子资料可控拼装与图画化方面取得了系列开展（J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 4, 2404-2413；Angew. Chem. Int. Ed.2021, 60, 16547；InfoMat, 2022, 4, e12323）。气泡膜极限厚度可达双分子层的牛顿黑膜（Newton Black Film，NBF），为有机功用资料超高精度图画化供给了共同的处理思路，有望打破现在分子器材制备的限制。

　　近来，该课题组从分子资料结构设计动身，提出了“双片段”（pi-共轭功用母核+表面活性端基）单组份拼装战略，获得了精度达12 nm的分子图画。这一战略将分子图画的精度从纳米级提升至仅少量分子层的分子标准。研讨使用四苯乙烯母核的集合诱导荧光特性完成了对拼装过程中气泡壁决裂行为的原位可视化观测，发现了气泡膜决裂方位是决议分子图画的拼装描摹和均匀性的要害。此外，研讨经过自行建立的别离压膜厚测验体系，测得了液膜缩短过程中的别离压等温曲线。结果标明，对称分子的液膜厚度可安稳至10 nm，而非对称分子液膜厚度仅可安稳至约50 nm。结合分子动力学模仿，研讨提醒了不同对称性分子的气泡壁受限拼装机制。研讨标明，对称结构分子具有更小的分子集合结构、更好的分子重构才能以及片层状的有序摆放方法，更利于完成少量分子层精度的印刷图画。该工作为超高精度分子图画化和器材制备供给了新的理论、奠定了技能根底。

　　相关研讨成果宣布在Science Advances上，并当选当期杂志的Featured Image。研讨工作得到国家自然科学基金、科技部、中科院和北京分子科学国家研讨中心的支撑。