精確合成具有準(zhǔn)確空間結(jié)構(gòu)的一維（1D）微/納米線具有重要的科學(xué)意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。目前，無機(jī)或金屬微/納米線的精細(xì)合成通過各種方法和機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)、尺寸和組分的精確控制。需注意，復(fù)雜的微/納米結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)出優(yōu)異的物理/化學(xué)性質(zhì)，使得它們成為高性能光電應(yīng)用的有希望的候選。相反，精細(xì)合成具有不同組分/子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜微/納米結(jié)構(gòu)面臨更大的挑戰(zhàn)，必須克服這些挑戰(zhàn)才能滿足實(shí)際納米技術(shù)的要求。近年來，有機(jī)半導(dǎo)體微/納米結(jié)構(gòu)由于其分子設(shè)計(jì)和合成的多樣性和靈活性、優(yōu)良的物理/化學(xué)性能以及低成本的大面積制備而成為研究的熱點(diǎn)。然而，目前研究的材料系統(tǒng)很少開發(fā)有機(jī)微/納米結(jié)構(gòu)，特別是由不同材料和層次結(jié)構(gòu)組成的有機(jī)超結(jié)構(gòu)納米線。均勻/非均勻成核過程的困難操作以及不同材料組合的復(fù)雜外延關(guān)系是精確構(gòu)建有機(jī)超結(jié)構(gòu)微/納米線必須克服的障礙。此外，尚未開發(fā)利用空間均勻/非均勻成核的操作來構(gòu)建具有精細(xì)結(jié)構(gòu)/組分的有機(jī)超結(jié)構(gòu)微/納米線。近日，蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院廖良生教授和王雪東副教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種縱向和橫向外延生長模式相結(jié)合的分層外延生長方法，通過調(diào)節(jié)異相成核結(jié)晶過程，設(shè)計(jì)和合成具有精確空間組織的各種有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線。晶格匹配的縱向和水平外延生長模式分別用于構(gòu)建主要的有機(jī)核/殼和分段異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米線。更重要的是，這些主要的有機(jī)核/殼和分段微米線通過實(shí)施多種空間外延生長模式進(jìn)一步用于構(gòu)建核/殼分段和分段核/殼型有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線。此外，可以將這種策略推廣到具有定制的多個(gè)子結(jié)構(gòu)的所有有機(jī)微米線，從而為操縱其各種物理/化學(xué)特性提供了新途徑。研究成果以題為“Organic superstructure microwires with hierarchical spatial organisation”發(fā)布在國際著名期刊 Nature Communications上。圖一、有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線的外延生長示意圖
（a）通過多步種子生長獲得有機(jī)核/殼微米線的水平外延生長模式，以及順序結(jié)晶過程獲得有機(jī)多嵌段微米線的縱向外延生長模式的示意圖；（b）有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線的水平和縱向外延生長模式組合的示意圖。圖二、具有組件互換功能的核/殼微米線
（a）帶有組件互換的有機(jī)核/殼微米線的水平外延生長方法的示意圖；（b-d）BTB微線、BTP/BTB微米線和BTP/BTB核/殼微米線的FM圖像；（e）形成BTB/BTP核/殼微米線的水平外延生長過程的示意圖;（f）核/殼結(jié)構(gòu)交界處的分子排列和取向。圖三、核/多殼有機(jī)微米線
（a）核/多殼有機(jī)微米線的水平外延生長方法示意圖；（b）用b1紫外光和b2綠光激發(fā)的核/雙殼有機(jī)微米線的FM圖像；（c）用c1紫外線和c2綠光激發(fā)的核/三層有機(jī)微米線的FM圖像。圖四、具有可調(diào)多塊結(jié)構(gòu)的分段有機(jī)微米線
（a）分段有機(jī)異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米線的縱向外延生長模式；（b-e）有機(jī)五嵌段微米線的FM圖像，其受體分子比ηTFP為3％和6％。（f-i）有機(jī)三嵌段微米線的FM圖像，其受體分子比ηTFP為15％、20％、25％和30％；（j）典型的有機(jī)三嵌段微米線在不同光激發(fā)下的FM圖像；（k）一根典型的有機(jī)三嵌段微米線的TEM圖像；（l）多嵌段結(jié)構(gòu)交界處的分子排列和取向。圖五、有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線的合理設(shè)計(jì)和精細(xì)合成
（a-c）分段核/殼型-I、型-II和I型-III有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線的FM圖像；（d-g）核/殼分段的型-I、型-II、型-III和型-VI有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線的FM圖像。圖六、有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線用于光學(xué)邏輯門
（a-b）由紫外線和綠光激發(fā)的單個(gè)分段核/殼型-I有機(jī)微米線的FM圖像；（c）空間發(fā)射強(qiáng)度與沿導(dǎo)線軸的距離d的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；（d-e）發(fā)光條形碼的示意圖和模擬解碼示波圖，取決于a-c上的信息；（f-g）在端部和中心部分處用激光束（λ=375 nm）激發(fā)后，從輸入和輸出通道收集的空間分辨PL光譜。綜上所述，作者通過同時(shí)引入和調(diào)制水平和縱向外延生長模式的分層外延生長方法，成功地制備了多種包含精確元件和子結(jié)構(gòu)的有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線。作者采用水平外延生長方式，通過交替添加殼層前驅(qū)體的方法，精確控制結(jié)構(gòu)成分或殼層數(shù)，制備了核/殼結(jié)構(gòu)的微米線。基于各向異性晶格能和分子間相互作用的縱向外延生長模式，通過合理調(diào)節(jié)組分過飽和度來構(gòu)建分段微米線，精確調(diào)節(jié)塊數(shù)或長度比。通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件或材料的添加順序，結(jié)合多種空間外延生長模式，精確構(gòu)建了有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線。此外，由于各向異性的光學(xué)特性，這些有機(jī)超結(jié)構(gòu)微絲被用于發(fā)光編碼/解碼和納米級(jí)多輸入/輸出光邏輯門?？傊?，該策略為精確構(gòu)建具有層次異質(zhì)結(jié)構(gòu)和理想空間構(gòu)型的有機(jī)超結(jié)構(gòu)微米線提供了新思路。
文獻(xiàn)鏈接：
Organic superstructure microwires with hierarchical spatial organisation. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-22513-5.
