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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

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