[发明专利]基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线制备方法及应用，尤其是涉及一种基于二茂铁修饰的苝二酰亚胺的功能材料的纳米线制备方法及在电信息存储的用途，属于材料技术领域。

背景技术

信息技术的飞速发展，要求不断开发具有更高信息存储密度及更快响应速度的材料和器件。有机材料由于来源广泛，具有可根据需要进行分子设计、能从分子水平上组装、便于成型加工、以及功能基团对外场具有良好响应等特点，被认为是适用于纳米尺寸和单分子水平高密度信息存储的优异材料。近年来，有机电信息存储材料及器件的研究得到了各国学者的广泛关注并得到了迅速发展。有机电双稳态材料是指一定外加电压作用下呈现两种不同稳定导电状态的材料，基于这种材料的有机电双稳态器件具有存储特性。用于电存储研究的有机功能材料一般包括有机–无机纳米杂化材料、有机金属配合物材料、聚合物材料及有机小分子材料等。其中，具有电子给体–受体（D?A）结构的有机小分子材料具有优异的电学双稳态特性并且易于根据需要进行分子设计，而且利用真空蒸镀的方法很容易制备大面积的薄膜，因而已成为近年来研究的热点。然而，由于所做的研究多数是以有机薄膜作为存储介质层，不可避免地，有机薄膜中存在的无序和缺陷等问题会极大的影响有机分子内在的性质以及高密度信息存储的性能，从而影响了有机存储器件的应用。因此，若要进一步改善信息存储性能，必须在材料设计和制备方面开展创新的思路。

同薄膜相比，一维单晶纳米线具有完美的分子有序结构，可以有效的避免薄膜中存在的缺陷，因而基于单晶纳米线的光电器件具有较高的迁移率和电荷传输性能。同时，这种一维纳米结构更有利于实现器件的微型化。然而，目前大多数一维纳米结构的构筑及性能研究都是基于无机材料。如前所述，同无机材料相比，有机材料具有来源广泛、价格便宜、可设计性强等优势，因而将有机功能材料组装成一维纳米结构作为存储介质来进行高密度存储研究具有及其重要的意义和应用前景。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种制备具有电响应的二茂铁–苝二酰亚胺功能材料的一维纳米线及其用途，将二茂铁引入电子给体-间隔-电子受体（D-s-A）中作为电子给体，同时选择苝二酰亚胺作为电子受体。从而突破材料的性能局限，以扩大材料的应用领域。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线制备方法，该功能材料的分子结构为：

或 

其中，R为C₁~C₆的烷基，R’为C₁~C₆的烷基或苯环；

该功能材料的纳米线制备方法包括下述步骤：

步骤1、将上述功能材料溶于二氯甲烷溶液中，配制成1× 10^-3 摩尔/升浓溶液，待用；

步骤2、取 1 mL 上述待用浓溶液于试管当中，然后向试管中迅速注入 10 mL 正己烷溶液，静置1~10 h 后在试管底部形成纳米线。

还涉及基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线在电开关材料中的应用。

还涉及基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线在信息存储器件材料中的应用。

所述的基于二茂铁-苝二酰亚胺的功能材料的纳米线在信息存储器件材料中的应用中，其功能材料的纳米线用于高密度电信息存储材料时，能实现纳米尺度的电信息存储，信息点的点径为 3~10纳米。

本发明的基于二茂铁–苝二酰亚胺功能材料组装形成的纳米线能够用于制备电存储器件。在纳米线两端施加一个合适的正向电压时，薄膜的电学性能发生了明显的改变，纳米线由高电阻状态（OFF 态）转变为低电阻状态（ON 态），并且在室温下ON态和OFF态可保持稳定。当施加反向电压时，纳米线又可以恢复到初始的 OFF态。这证明该材料具有可逆的电开关性质，可用作电开关材料和电存储材料。

本发明的基于二茂铁–苝二酰亚胺功能材料具有电响应特性，能够用于高密度信息存储，其中 ON 态和 OFF 态分别对应于数字存储器的“写入”和“擦除”过程。利用扫描隧道显微镜，在二茂铁–苝二酰亚胺纳米纤维上进行了纳米尺度信息点记录的实验。信息点直径为4 nm。

本发明的优点在于通过溶液中自组装的方法将二茂铁-苝二酰亚胺功能材料组装形成纳米线，从而避免了有机薄膜中存在的无序和缺陷问题，并首次将该类功能材料应用于电存储中，本发明为新型功能存储介质的设计和分子电子器件的制备提供新的思路和途径，具有较好的经济效益和社会效益。