多功能的二茂铁

具有光电活性的二茂铁功能材料是现代科学技术的重要基础材料,也是世界各国竞相研究的焦点。伴随着光电子高科技行业、信息存储系统和光伏电池等节能材料与信息产业的迅速崛起和巨大的应用前景与广阔的市场,各国对光电功能材料与器件的设计、制备与性能优化的要求愈加强烈,标准越来越高,其特点正朝着“四化”———清洁化、微型化、轻型化、集成化和“五高”———高节能、高速度、高效率、高密度、高稳定性的方向发展。

显然,高性能光电功能材料的设计与制备成为决定节能材料与信息产业发展的关键环节和瓶颈。因此,满足现代光电功能器件要求的性能优异的材料研究,正在迅速地形成一门新兴学科—微观结构和宏观性能联系在一起的分子工程与微结构工程学科。鉴于二茂铁中Fe2+的6个价电子加上二个环戊二烯基阴离子C5H5-(Cp)环中的12个价电子共18个价电子,分别填入相应分子轨道中,无单电子存在,属反磁性物质。从二茂铁的结构分析可知:首先,二茂铁中Fe原子周围共有36个电子,类似于Kr,故有很好的稳定性;其二,因Cp具有芳香性,故Fe(Cp)2的许多性质类似苯,发生亲电取代等化学反应时比苯还活泼;其三,二茂铁中Fe2+与环戊二烯基阴离子配位后更容易发生氧化可逆反应;其四,二茂铁中Fe2+大大降低了环戊二烯基的毒性,增加了其生物活性。由于二茂铁分子结合了无机离子(Fe2+)和有机化合物(环戊二烯基)二者的优点,所以用二茂铁有机金属化合物与有机无机活性中心制备微结构,以此为基础制备分子开关、分子导线,分子记忆,分子识别,化学或生物传感器、功能膜、非线性光学材料等,是最近几年国内外同行研究的热点。二茂铁功能材料应用于分子电子器件由超分子体构成的结构上有组织、功能上集成的化学系统称为分子器件。分子电子器件是其中一类,用它代替现有的集成电路,将极大地提高集成度,分子电子器件可用于整流器、三极管、开关、分子导线、化学或生物传感器等。由于二茂铁中Fe2+与环戊二烯基阴离子配位后更容易发生电子得失可逆氧化还原反应,以二茂铁为活性中心的分子级氧化还原开关材料在电致变色、光电记忆和光通讯领域具有较大的应用价值。