单一手性单壁碳纳米管分离及其电致变色效应研究

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基本信息

项目摘要

Due to the different kinds of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with different energy level structure and the spin-orbit coupling properties, SWCNTs shows the diversity of geometry and electronic structure. But how to obtain multiple categories,high purity, macro amounts of a single-chirality SWCNTs still faces great challenge. This project will focus on the theme of the chiral SWCNTs electrochromic effect in near infrared region, selectively disperse SWCNTs via designing different kinds of organic conjugated polymers as noncovalent modification dispersants , focus on chiral SWCNTs separation effect and mechanism through changing molecular structure and space configuration of conjugated polymers, clear the corresponding relation between polymer structures and SWCNTs chirality, implement precision, high purity,macro separation of different kinds of single-chirality SWCNTs, explore the preparation method of high density, high orientation, high conductive chiral SWCNTs film, and then study electrochromic performance of chiral SWCNTs film in near infrared region, lay the foundation for the development of optional band, short response time and long cycle of single-chiral SWCNTs electrochromic devices, provide a new strategy and method for the application of SWCNTs photoelectric devices.
由于不同种类的单壁碳纳米管具有不同的能级结构和自旋-轨道耦合性质,单壁碳纳米管显示出几何结构与电子结构的多样性。但是如何获得多种类、高纯度、宏量的单一手性单壁碳纳米管仍面临巨大的挑战。本项目将紧密围绕手性单壁碳纳米管的近红外区域电致变色效应这一主题,通过设计不同种类有机共轭聚合物作为非共价修饰分散剂选择性分散单壁碳纳米管,重点研究共轭聚合物的分子结构与空间构型对单壁碳纳米管手性分离效果的影响和作用机理,明晰聚合物结构与单壁碳纳米管手性之间的对应关系,实现不同种类单一手性单壁碳纳米管的精准、高纯度与宏量分离,探索获得高密度、高取向、高导电的手性单壁碳纳米管薄膜制备方法,进而研究手性单壁碳纳米管薄膜的近红外区域电致变色特性,为波段可选择、开发响应时间短、循环寿命长的单一手性单壁碳纳米管电致变色器件奠定基础,为单壁碳纳米管的光电器件应用提供新策略及新方法。

结项摘要

由于碳纳米管的不同结构引起单壁碳纳米管表面电荷密度的差异以及晶界条件变化,不同结构碳纳米管具有不同能级结构和电子结构,因而也显示出不同光吸收特性。这种光学特性差异的存在是不同结构单壁碳纳米管显示不同光电效应的基础。显然,对于手性单壁碳纳米管来说,其手性结构变化必然导致电致变色性能的不同差异。因此,开展不同手性单壁碳纳米管在近红外区域电致变色效应的研究,对开发高效、灵敏的碳纳米管电致变色材料,具有重要而深远的意义。.本项目紧密围绕手性单壁碳纳米管的近红外区域电致变色效应这一主题,通过设计不同种类有机共轭聚合物作为非共价修饰分散剂选择性分散单壁碳纳米管获得单一手性碳纳米管。本项目重点研究了共轭聚合物的分子结构与空间构型对单壁碳纳米管手性分离纯度、浓度等效果的影响和作用机理,发展了两种单手性碳管的高纯度分离技术,即增强超速离心技术和多步提取技术,分别得到了单手性纯度为92.3%的(10,8)和95.6%的(12,5)碳管,手性纯度均为已报道的大直径单手性碳管中的最高数值,实现了不同种类单一手性单壁碳纳米管的精准、高纯度、宏量分离。在此基础上,深入探索了获得高密度、高取向手性单壁碳纳米管薄膜制备方法,并研究了基于不同手性单壁碳纳米管薄膜的电致变色器件的近红外区域电致变色特性,为开发波段可调控、响应时间短、循环寿命长的单一手性单壁碳纳米管电致变色器件奠定了坚实的基础。.通过4年的研究,本项目达成了原有计划目标,在国际期刊上发表6篇论文、国内核心期刊上发表3篇论文,其中SCI收录论文6篇;申请1项PCT专利,8项中国发明专利,其中已被授权美国、韩国专利各1项,国内发明专利2项。本项目的研究基础上,项目团队已获得新的国家自然基金面上项目,着重研究分离手性单壁碳纳米管在光电器件领域的应用。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
基于溶液法的单壁碳纳米管水平取向排列研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小品;邱松;张兆春;金赫华;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
Assembly of aligned semiconducting carbon nanotubes in organic solvents via introducing inter-tube electrostatic repulsion
通过引入管间静电斥力在有机溶剂中组装定向半导体碳纳米管
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2019.01.095
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Gao, Bing;Zhang, Xiaopin;Li, Qingwen
  • 通讯作者:
    Li, Qingwen
全透明低回滞s-SWCNT/AgNW薄膜晶体管的可控制备
  • DOI:
    10.16818/j.issn1001-5868.2018.05.014
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    半导体光电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕前进;余小芹;吕正霞;高冰;张小品;邱松;金赫华;门传玲;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
High-Purity Monochiral Carbon Nanotubes with a 1.2 nm Diameter for High-Performance Field-Effect Transistors
用于高性能场效应晶体管的直径 1.2 nm 的高纯度单手性碳纳米管
  • DOI:
    10.1002/adfm.202107119
  • 发表时间:
    2021-10-01
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Li, Yahui;Zheng, Miaomiao;Li, Qingwen
  • 通讯作者:
    Li, Qingwen
Thiophene-containing polymer on sorting semiconducting single-walled carbon nanotubes
含噻吩聚合物对半导体单壁碳纳米管的排序
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2018.11.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Polymer
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yuan He;Huixia Luo;Hehua Jin;Song Qiu;Qingwen Li
  • 通讯作者:
    Qingwen Li

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其他文献

Versatile Approach to Obtain High-Purity Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes Dispersion with ConjugatedPolymers
用共轭聚合物获得高纯度半导体单壁碳纳米管分散体的通用方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    李红波;张素霞;金赫华;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
碳纳米管光热治疗应用最新研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪其燕;张登松;金赫华;李红波;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
琼脂糖凝胶电泳法分离金属性和半导体性单壁碳纳米管
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李清文;李红波;金赫华;宋启军
  • 通讯作者:
    宋启军
基于溶液法的单壁碳纳米管手性分离
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾健婷;邱松;刘丹;李红波;金赫华;李清文
  • 通讯作者:
    李清文
钴/氧化镁催化体系升温速率对单壁碳纳米管管径的调节作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王敏;魏晗兴;徐耿;宋启军;金赫华;李清文
  • 通讯作者:
    李清文

其他文献

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金赫华的其他基金

手性单壁碳纳米管的近红外区域光热及光动力学效应研究
  • 批准号:
    21373262
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于常规离心法的单壁碳纳米管宏量分离研究
  • 批准号:
    21073223
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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