光互連是精確調(diào)控有機光子學(xué)回路中光子傳輸?shù)年P(guān)鍵，已在納米科學(xué)和技術(shù)中受到了廣泛關(guān)注。具有獨特的多通道和多維度光子傳輸?shù)挠袡C枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)微/納米尺度的光調(diào)制和光互連方面展現(xiàn)出了誘人的前景。然而，由于多材料組合自組裝過程中的復(fù)雜外延生長關(guān)系，合理設(shè)計和精確合成具有明確結(jié)構(gòu)的有機枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)仍然具有挑戰(zhàn)性，限制了其在有機光子學(xué)中的研究與運用。
近日，蘇州大學(xué)王雪東教授，卓明鵬博士和王作山教授等人，通過基于晶格匹配的外延生長過程，精確自組裝合成了具有可調(diào)空間構(gòu)型的有機枝杈型異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于有機光子學(xué)中的光互連。
通過調(diào)控過飽和濃度和多層次分子間非共價作用，實現(xiàn)有機分子材料DSB和BPEA的有序成核。進一步利用DSB (010)晶面和BPEA (20-2)晶面完美的晶格匹配（匹配率：98.2%），實現(xiàn)了BPEA晶體在預(yù)先成核生長的DSB微納晶體(010)晶面上的外延生長，精確合成了有機枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
通過過飽和濃度控制DSB晶體自組裝方法熱力學(xué)和動力學(xué)生長過程，實現(xiàn)DSB微米棒、正方形微米片和正六邊形微米片的可控合成，進一步通過BPEA晶體的選擇性外延生長，實現(xiàn)了三種多維度的有機枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)的精確合成。此外通過過飽和濃度，實現(xiàn)了BPEA微米線枝杈數(shù)目的精確調(diào)控。 利用DSB和BPEA分子材料的能級匹配，實現(xiàn)從DSB到BPEA的單向能量傳遞和高能激子向低能激子轉(zhuǎn)換，操縱異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的主動/被動光波導(dǎo)模式，獲得激發(fā)位置依賴的光波導(dǎo)特性。進一步結(jié)合有機枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)特有的多通道耦合輸出特性，獲得了從藍(lán)色到橙色和綠色可調(diào)的輸出光信號，實現(xiàn)了光互連功能。 最終，基于有機光互連枝杈異質(zhì)結(jié)構(gòu)中不同輸出通道的兩個基礎(chǔ)光學(xué)參數(shù)：發(fā)射顏色和發(fā)光強度，實現(xiàn)了二維光子條碼應(yīng)用。該工作不僅為構(gòu)建有機多級異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了更深入的理解，并為實現(xiàn)復(fù)雜的光子回路做出了貢獻(xiàn)。 論文信息 Organic Branched Heterostructures with Optical Interconnects for Photonic Barcodes Yang Su, Bin Wu, Song Chen, Ji-Hao Sun, You-Jun Yu, Ming-Peng Zhuo, Zuo-Shan Wang, Xue-Dong Wang 文章的第一作者是蘇州大學(xué)的碩士研究生蘇揚和吳斌。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117857
