水滑石基复合发光薄膜材料的固态分子逻辑门研究

分子水平信息处理研究已成为科学研究的前沿领域和21世纪化学研究的热点。基于化学体系的分子逻辑门始于人们对分子开关与分子逻辑门之间内在联系的认识。尤其以荧光化学传感作为分子逻辑门的计算单元发展最为迅速。荧光作为传感信号具有高灵敏度(如单分子检测)、可调控、检测方便、实时监测、快速响应等优势，而备受关注。本项目基于发光分子的光学性质，以及LDHs类层状化合物的结构和功能的可调控性，构筑了以LDHs为主体，发光功能分子为客体，获得了系列LDHs基复合发光薄膜材料，实现了以光化学传感器为基础构建固态分子逻辑器件的目标。提出了固态分子逻辑材料的关键制备技术；基于LDH基发光薄膜结构的逻辑器件的优化设计和构建；特别注重单分子逻辑的多功能集成，为LDH基固态分子逻辑材料的实际应用奠定了基础。该项目的研究结果已在Chem. Commun.，Lagmuir，Phys. Chem. Chem. Phys.，J. Phys. Chem. C，Sensor. Actuat. B 等杂志发表SCI收录论文9篇，影响因子大于3.5为8篇。证明了所提出的设想是合理及可行的，同时得到了国际同行的肯定。

本项目提出以LDHs为主体，发光功能分子为客体，构筑LDH基复合发光薄膜材料。以光化学传感为研究导向，强化薄膜材料的发光效率、提高其光学性能，对该类复合薄膜材料的超分子结构、能带特征、主客体相互作用机理进行系统和深入研究，以期得到具有优良传感性能的薄膜材料。围绕LDH基发光薄膜材料在基于荧光化学传感的分子逻辑门的应用开展研究。通过解决此类发光薄膜材料的可控组装、传感性能及固态逻辑操作中的关键科学问题，构筑具有特色的研究体系，实现系列逻辑材料的结构创新。

本项目提出以层状双羟基复合金属氢氧化物（LDHs）剥离的纳米片为主体，多荧光分子为客体，构筑LDH基多组分荧光薄膜材料。以薄膜材料在逻辑门方面的应用为目标，强化薄膜材料的发光性能，提高其能量转移效率。深入分析该类多组分荧光材料的几何结构、能带/能级特征、相互作用机理（主客体、客客体），以期得到具有实际应用潜力的新型荧光输出信号的逻辑材料。围绕LDH基多组分荧光材料的分子逻辑门的回路构筑、复杂环境分析、多组分底物检测的应用展开研究。通过解决此类发光薄膜材料的可控组装、光学开关性能及多组分荧光逻辑门操作中的关键科学问题，构筑具有特色的研究体系，实现系列逻辑材料的结构创新和实际应用。