中国科学院化学研究所两项成果荣获2005年度北京市科学技术奖一等奖

日期 2006-05-29　来源：中国科学院化学研究所　作者：丁玉琴　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　在尊龙凯时委的长期持续资助下，中国科学院化学研究所万立骏研究员领导的课题组完成的“固液界面分子纳米结构构筑及电化学扫描隧道显微镜研究”和李永舫研究员领导的课题组完成的“导电聚合物电化学和聚合物发光电化学池的研究”分别荣获2005年度北京市科学技术奖一定奖。　　固液界面的分子纳米结构构筑是物理化学研究，特别是表界面科学的重要分支，也是纳米科学技术研究的重要组成部分，对其结构的电化学扫描隧道显微术(Scanning tunneling microscopy, STM) 研究是当今该领域的科学前沿。万立骏研究员等完成的“固液界面分子纳米结构构筑及电化学扫描隧道显微镜研究”，其主要研究内容涉及物理化学的基础科学问题以及纳米结构构筑的方法学。本项研究在这些方面取得的主要创新性成果包括: 　　（1）形成了从结构设计、结构制备、理论模拟、性能检测到原位STM结构表征的系列方法，成功建立了在固液界面构筑纳米结构的研究体系。　　（2）单分子的构型识别，实现了表面手性分子的电化学STM手性识别以及固液界面分子的结构，分子取向与基底关系的原位、实时、实空间研究；　　（3）从单分子出发的固液界面二维分子纳米结构构筑。例如：金属配合物分子纳米结构的构筑等；多组分分子复合结构的构筑，如杯芳烃／富勒烯复合物的分子阵列等。该研究加深了分子与分子间，分子与基底之间相互作用的理解，总结了固液界面分子纳米结构构筑的主要规律。　　（4）实现了单分子以及分子纳米结构的调控。通过光反应，热效应以及电位控制，进行单分子控制以及实现二维纳米结构的转化。　　（5）成功的将电化学STM应用于上述研究领域，在溶液中获得与超高真空度相比的STM图像，发展了固液界面研究的技术。　　通过本项成果的实施，近年来在PNAS(USA)、JACS、Angew. Chem.等国际权威杂志上发表了70余篇SCI收录的论文，受到国际同行的广泛关注和承认，并由科学出版社出版一本专著《电化学扫描隧道显微术及其应用》。经中国科学院文献情报中心检索，文章共被他人引用494次。应邀在国际化学界权威杂志Account of Chemical Research（影响因子：15.00）上撰写综述文章，并被评为封面文章。　　李永舫研究员等完成的“导电聚合物电化学和聚合物发光电化学池的研究”，对导电聚合物的电化学制备、电化学性质和聚合物发光电化学池（LEC）进行了系统深入的研究，研究内容和取得的主要创新性成果如下：　　（1）电化学聚合方面，该项目组是国际上最早开展吡咯电化学聚合研究的几个小组之一，研究了吡咯电化学聚合过程和机理，制备出高电导和高力学强度的聚吡咯（PPy）薄膜；提出了“阴离子参与的阳离子自由基聚合”吡咯电化学氧化聚合机理，在此基础上，首次推导出电化学聚合反应的动力学方程；发现聚合电解液溶剂给电子性（Donor Number, DN）越低，制备的聚吡咯（PPy）膜电导越好；使用非离子表面活性剂OP10作为添加剂，在水溶液中制备出表面非常光滑、力学拉伸强度达127 MPa的导电PPy薄膜，此力学强度为PPy文献报道的最高值。　　（2）电化学性质方面，通过电化学石英晶体微天平确认了PPy在水溶液中对应于两种掺杂结构的两步电化学还原的机理，阐明了PPy过氧化反应的机理以及在有机电解液中第一次还原时出现过电位现象的机理，使用现场光谱电化学的方法研究了导电聚苯胺的电化学性质；通过电化学循环伏安法测量了多种共轭聚合物的HOMO和LUMO能级以及禁带宽度Eg。　　（3） LEC方面，观察到LEC中发光聚合物的固相电化学p-型掺杂和n-型掺杂现象，澄清了国际上对LEC电荷注入机理的争论，支持了电化学掺杂的机理，通过交流阻抗测量阐明了LEC的p-i-n结结构；使用双功能嵌段共聚物克服了传统LEC器件中非极性发光聚合物和强极性聚合物电解质的分相问题，制备出高性能的发蓝绿光的LEC器件；通过咪唑盐类离子液体掺杂制备出室温准冷冻p-i-n结LEC器件。　　该项目研究成果系统地发展了导电聚合物电化学聚合和电化学性质的有关理论。在国内外学术期刊共发表相关研究论文87篇（不包括与1995年获国家尊龙凯时二等奖项目“导电聚吡咯的研究”相关的论文），应邀在相关学术专著和期刊中撰写综述和专题文章15篇，在国际和国内学术会议上作大会报告和邀请报告6次，发表论文已被他人引用700多次（1994年之前发表的导电聚吡咯电化学方面的20篇论文被他人引用611次未计在内），并多次在相关学术专著中被引用，研究成果在国内外同行中产生了重要影响。