卟啉化合物在分子器件中的应用
化学先生 / 2019-09-03
(1)选择卟啉作为分子器件的原因
①卟啉化合物具有大m共轭结构从而使卟啉分子的HOMO与LUMO之间的能量差降低，使卟啉在可见光区有发射，且发光量子效率高。
②卟啉结构易于修饰，通过改变卟啉化合物的周边取代基可以改变卟啉分子的荧光发射波长。
③卟啉易形成金属配合物。
(2)卟啉分子导线
分子导线是分子器件和外界连接的桥梁，对于它一股有以下几个要求:①能够导电:②有确定的长度，足以跨越诸如类脂单层膜或双层膜:③含有能够连接到系统功能单元的连接端点;④允许在连接端点进行化学反应:⑤导线必须与周围绝缘以阻止电子的任意传输.由双卟啉四酮合成的准一一维、 全共轭的四卟啉行生物，长度约为615nm.并且在主链的周围有叔丁基作为保护套，以保证共轭核心与周围绝缘，并使分子在大多数溶剂中有较好的溶解度。四卟啉衍生物的结构见图9-5.
分子开关是分子计算机的重要部件，它的主要优点就是组合密度高、响应速度快和能量效率高。应用分子开关有可能使储存密度达到10的18次方bit/em2。 然而，尺寸的骤然变小将受到量子统计学因素方面的限制，如果用光来控制分子器件，就可以补偿尺寸缩小带来的统计学方面的限制。因为分子内的能量转移和电子转移过程能够在皮秒时限内进行，有可能制得响应非常快的高效器件，光驱动分子器件的基本要求就是光稳定性。基于可逆电子转移反应的光致变色，将分子用于光开关，在速度和光稳定性上，可优于基于分子结构变化的光化学分子开关。Wasielewski 等的设计是基于卟啉分子的-个电子给体受体给体分子卟啉，见图9-6。
该分子可发生两个非常快的电子转移反应，并根据光的强度调节，是一一个 光强度依赖性的光开关。
以卟啉作 为结构单元的分子器件越来越显示出其重要性。毫无疑问，超分子器件将在分千信息存储器件、模拟光合作用、纳米电子学中得到实际应用，但合成或组装这样的超分子体系，仍是十分重要和艰苦的工作。目前的开发研究，大都分仍处于起步阶段，离实用化、商业化还有一段距离。要想将它们组成真正的分子器件，井进一步用于功能电路， 还存在很多问题。
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