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第1章 有机功能分子（π共轭分子）的设计和合成1

1.1 稠环芳烃1

1.1.1 一维线型多并苯类化合物1

1.1.2 纳米石墨烯分子4

1.1.3 曲面稠环芳烃分子17

1.2 含有杂原子的共轭体系25

1.2.1 含有硫族元素的共轭体系26

1.2.2 含有氮族元素的共轭体系37

1.3 电子给体-受体功能分子40

1.4 小结41

参考文献41

第2章 有机共轭材料中的载流子传输理论52

2.1 引言52

2.1.1 有机半导体中的电荷传输理论简介52

2.1.2 影响迁移率的因素55

2.2 局域跳跃机理下计算预测载流子迁移率57

2.2.1 电子转移速率理论：从经典到量子58

2.2.2 电荷扩散模拟58

2.2.3 分子参数计算59

2.2.4 基于经典速率公式和近似扩散系数的研究61

2.2.5 分子尺度以及晶体结构对迁移率的影响66

2.2.6 高迁移率的分子设计思路69

2.2.7 量子核隧穿效应与超越微扰论69

2.3 小极化子机理：基于Holstein-Peierls模型的第一性描述72

2.3.1 萘单晶的Holstein-Peierls模型72

2.3.2 分子内及分子间振动的贡献73

2.3.3 温度和压强效应74

2.4 总结与展望76

参考文献77

第3章 有机纳米和分子器件物理与研究方法81

3.1 引言81

3.2 载流子82

3.3 有机纳米和分子器件中的两种物理现象84

3.3.1 库仑阻塞与库仑台阶84

3.3.2 近藤效应86

3.4 分子器件的研究方法88

3.4.1 LB膜技术88

3.4.2 扫描隧道显微镜技术89

3.4.3 纳米间隙电极92

3.5 总结与展望95

参考文献96

第4章 碳纳米管99

4.1 碳纳米管简介99

4.2 碳纳米管的结构与性质101

4.2.1 碳纳米管的几何结构101

4.2.2 单壁碳纳米管的布里渊区104

4.2.3 碳纳米管的性质106

4.3 碳纳米管的制备108

4.3.1 单壁碳纳米管的制备109

4.3.2 阵列多壁碳纳米管制备112

4.4 碳纳米管的化学114

4.4.1 碳纳米管的共价化学114

4.4.2 碳纳米管的非共价化学121

4.4.3 碳纳米管的管内填充125

4.4.4 碳纳米管的化学组装与自组装127

4.5 碳纳米管的应用132

4.5.1 碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）132

4.5.2 碳纳米管传感器136

4.6 存在问题与发展趋势139

参考文献140

第5章 有机单分子器件153

5.1 引言153

5.2 基于金属电极的单分子器件154

5.2.1 金属电极对的制备方法154

5.2.2 双电极单分子器件158

5.2.3 三电极单分子器件162

5.2.4 复合器件165

5.3 基于碳纳米管电极的单分子器件168

5.3.1 碳纳米管电极对制备法168

5.3.2 新一代的单分子晶体管170

5.3.3 单分子层晶体管175

5.3.4 光响应的碳纳米管场效应晶体管177

5.4 单分子逻辑器件178

5.4.1 分子开关180

5.4.2 单分子处理器184

5.4.3 单分子环振荡器187

5.5 挑战和机遇189

参考文献190

第6章 有机纳米结构的构建及场发射器件202

6.1 引言202

6.2 有机聚合物场发射阴极材料205

6.3 有机共轭小分子场发射阴极材料217

6.4 总结与展望234

参考文献235

第7章 有机光电高密度信息存储材料和器件239

7.1 引言239

7.2 高密度电信息存储240

7.2.1 高密度电信息存储材料研究进展240

7.2.2 高密度电信息存储技术研究进展249

7.3 高密度光信息存储252

7.3.1 高密度光信息存储材料252

7.3.2 高密度光存储技术262

7.4 多功能存储267

7.4.1 多位信息存储267

7.4.2 多模式存储270

7.5 光电高密度信息存储发展展望272

参考文献273

第8章 有机发光二极管282

8.1 前言282

8.2 有机发光二极管的基础知识283

8.2.1 有机发光二极管的发展历程283

8.2.2 有机发光二极管的结构284

8.2.3 有机发光二极管的应用简介287

8.2.4 有机发光二极管的制备290

8.2.5 有机发光二极管的基础物理291

8.2.6 有机发光二极管的性能指标294

8.3 有机发光二极管在材料和器件研究方面的新进展296

8.3.1 红光材料296

8.3.2 绿光材料307

8.3.3 蓝光材料310

8.3.4 白光材料317

8.3.5 紫外光和红外光材料321

8.3.6 载流子传输、阻挡材料321

8.3.7 荧光和磷光主体材料326

8.3.8 白光器件330

8.3.9 改善载流子的注入331

8.3.10 改善载流子的传输332

8.3.11 增加出射光的外耦合效率332

8.3.12 有机发光二极管的颜色调节333

8.3.13 改善有机发光二极管的对比度334

8.3.14 提高有机发光二极管的寿命335

8.4 总结与展望336

参考文献337

第9章 有机太阳能电池355

9.1 引言355

9.2 聚合物太阳能电池356

9.2.1 基本原理356

9.2.2 性能参数357

9.2.3 分类358

9.2.4 纳米聚合物太阳能电池研究进展362

9.3 染料敏化纳晶太阳能电池365

9.3.1 染料敏化电池研究起源365

9.3.2 电池结构与工作原理366

9.3.3 提高电池光电流368

9.3.4 提高电池光电压371

9.3.5 提高电池填充因子372

9.3.6 提高电池稳定性375

参考文献380

第10章 有机场效应晶体管388

10.1 有机场效应晶体管简介388

10.2 OFETs基本原理388

10.2.1 OFETs的结构388

10.2.2 OFETs工作原理389

10.2.3 OFETs的分类391

10.2.4 OFETs的性能392

10.2.5 有机半导体材料395

10.2.6 OFETs的介电层403

10.2.7 OFETs的电极材料411

10.2.8 OFETs的制备技术412

10.2.9 影响OFETs性能的因素417

10.2.10 OFETs的应用420

10.3 总结与展望425

参考文献426

第11章 有机微／纳场效应晶体管436

11.1 有机半导体微／纳结构的制备436

11.1.1 气相法436

11.1.2 液相法440

11.1.3 其他方法447

11.2 有机微／纳场效应晶体管的结构452

11.3 有机微／纳场效应晶体管的制备454

11.3.1 有机微／纳结构的转移454

11.3.2 有机半导体微／纳晶体场效应晶体管电极制备458

11.4 有机微／纳场效应晶体管的性能463

11.5 有机微／纳场效应晶体管的应用465

11.6 总结与展望466

参考文献467

第12章 有机光导体及其应用471

12.1 背景介绍471

12.1.1 静电照相技术的历史471

12.1.2 静电照相过程简介472

12.1.3 静电照相的原理472

12.2 有机光导体474

12.3 有机光导材料475

12.3.1 酞菁颜料477

12.3.2 偶氮颜料481

12.3.3 方酸类颜料481

12.3.4 苝系颜料482

12.3.5 电荷转移复合物482

12.4 有机光导体的光导机理483

12.4.1 光生机理的定义和模型483

12.4.2 光诱导电子转移反应483

12.5 机会与前景484

参考文献485

第13章 分子磁性材料与器件488

13.1 物质磁性的基本知识489

13.1.1 物质的磁性489

13.1.2 居里-外斯定律490

13.1.3 磁体492

13.2 三维磁体494

13.2.1 分子基三维磁体的发现494

13.2.2 氰基桥联分子基磁体497

13.2.3 叠氮根桥联的分子基磁体500

13.2.4 含有其他桥联配体的三维磁体501

13.3 高低自旋转换分子材料503

13.3.1 热致自旋转换化合物504

13.3.2 光致自旋转换化合物507

13.4 单分子磁体和单链磁体512

13.4.1 单分子磁体512

13.4.2 单链磁体519

13.5 手性分子磁体526

13.5.1 氧氮自由基桥联手性分子磁体526

13.5.2 叠氮桥联手性分子磁体527

13.5.3 氰基桥联手性分子磁体529

13.5.4 羧酸桥联手性分子磁体531

参考文献532

第14章 有机非线性光学材料540

14.1 非线性光学简介540

14.2 有机二阶非线性光学发色团541

14.2.1 有机二阶非线性光学发色团发展历史及相关理论542

14.2.2 兼具大的非线性光学性能和良好光学透明性的有机二阶非线性光学发色团544

14.3 有机二阶非线性光学高分子550

14.3.1 线型有机二阶非线性光学高分子551

14.3.2 二阶非线性光学树状高分子556

14.3.3 二阶非线性光学超枝化高分子566

14.4 有机三阶非线性光学材料570

14.5 展望573

参考文献574

第15章 生物分子纳米机器582

15.1 核酸分子机器582

15.1.1 核酸发现简史582

15.1.2 核酸分子机器的类型583

15.1.3 环境因素调控的DNA分子机器589

15.1.4 DNA分子机器的应用594

15.2 蛋白质分子机器597

15.2.1 旋转式蛋白质马达598

15.2.2 直线运动的蛋白质马达600

15.3 展望606

参考文献606

第16章 有机纳米材料与分子传感体系609

16.1 概述609

16.1.1 有机纳米材料609

16.1.2 化学生物传感器609

16.2 分子传感体系611

16.2.1 基于主客体超分子化学的分子传感体系611

16.2.2 基于共轭聚合物的分子传感体系633

16.2.3 基于生物大分子的分子传感体系665

16.3 展望671

参考文献671

第17章 有机半导体激光681

17.1 引言681

17.2 有机半导体激光的基本原理682

17.2.1 激光器的构造以及激光的特性682

17.2.2 自发发射、受激发射与受激吸收682

17.2.3 光的放大684

17.3 有机半导体发光材料受激发射的研究方法686

17.3.1 瞬态泵浦探测光谱研究686

17.3.2 放大自发射研究688

17.4 有机半导体激光的材料体系和谐振腔结构690

17.4.1 有机半导体激光的材料体系690

17.4.2 有机半导体激光的谐振腔结构692

17.5 有机晶体激光695

17.5.1 有机晶体的发光效率与分子堆积模式的关系696

17.5.2 几种具有高发光效率的有机晶体的放大自发射和激光698

17.6 有机电泵浦激光研究进展703

17.6.1 有机电泵浦激光703

17.6.2 间接电泵浦有机激光706

17.7 总结与展望707

参考文献708

附录 缩略语714