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2019-03-26
陕西师范大学应用表面与胶体化学教育部重点实验室光子鼻与分子材料研究团队房喻教授与刘凯强研究员在分子凝胶功能化方面近期取得了重要的研究进展（Adv. Mater. 2019, 1808254.），即以分子凝胶为结晶介质，利用分子凝胶三维网络结构的空间限域效应及反溶剂诱导富勒烯晶核形成策略，成功实现了一维富勒烯晶体的可控生长（直径与长度可控）。
图1 富勒烯在间二甲苯凝胶中的结晶（反溶剂：乙腈）与富勒烯晶体形貌
该研究工作通过改变胶凝剂浓度、富勒烯浓度、反溶剂种类等因素有效调节富勒烯、溶剂与反溶剂在分子凝胶介质中的传质速率，抑制了溶剂扩散或对流对晶核形成的影响，显著降低了晶核沿凝胶纤维随机生长的几率，成功实现了一维富勒烯晶体在凝胶介质里沿反溶剂渗透的方向生长，富勒烯晶体的长度（L）及长度直径比（L/D）均可根据实际需求实现有效调控（L可长达 70 mm，L/D可高达70,000）。该工作所采用的分子凝胶结晶策略有望拓展到其他一维有机半导体晶体的控制生长，并获得普适性应用。
图2 富勒烯在间二甲苯凝胶中的结晶机理（反溶剂：乙腈）
在晶体可控生长的基础上，光子鼻与分子材料研究团队进一步与华中科技大学新材料与器件研究中心杰出青年获得者翟天佑教授及郑志博士合作，系统考察了富勒烯一维晶体的光电性能。研究结果表明富勒烯晶体表现出优异的光电性能与良好的稳定性（响应度：2595.6 mA W−1；探测率：2.7 × 1012Jones；开关比：540；量子效率：800%；稳定性：不低于6个月），进一步证实了凝胶结晶法在高质量晶体培养中的突出优势，为后续相关研究奠定了坚实基础。
图3 富勒烯晶体的光电性能
该工作受到国家自然科学基金委的经费支持（21473110, 21872091, 21825103, 21527802等）与英国杜伦大学Joanthan W. Steed教授的友善帮助。
论文题目：Spatially Confined Growth of Fullerene to Super-Long Crystalline Fibersin Supramolecular Gels for High-Performance Photodetector
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201808254
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