Self‐Assembled Sugar‐Substituted Perylene Diimide Nanostructures with Homochirality and High Gas Sensitivity

材料科学 二亚胺 分子 纳米结构 同手性 结晶学 自组装 成核 化学工程 纳米技术 立体化学 有机化学 化学 对映体 工程类
作者
Jianchen Hu,Wenfeng Kuang,Ke Deng,Wenjun Zou,Yongwei Huang,Zhixiang Wei,Charl F. J. Faul
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:22 (19): 4149-4158 被引量:110
标识
DOI:10.1002/adfm.201200973
摘要

Abstract A new symmetrical sugar‐based perylenediimide derivative PTCDI‐BAG is synthesized and its aggregate morphologies and formation mechanisms are studied in detail in the mixed solvent system water/ N,N ‐dimethylformamide (H 2 O/DMF) with changing volume ratios. PTCDI‐BAG molecules self‐assemble into planar ribbons in 20/80 and 40/60 H 2 O/DMF (v/v), but their chiralities are opposite according to recorded circular dichroism (CD) spectra. With a further increase of the water content, only left‐handed helical nanowires are obtained in 60/40 and 80/20 H 2 O/DMF (v/v) mixtures. By combining density functional theory (DFT) calculations with the experimental investigations, it is proposed that kinetic and thermodynamic factors play key roles in tuning PTCDI‐BAG structures and helicity. The formation of the ribbon is thermodynamically controlled in the 20/80 H 2 O/DMF system, but kinetically controlled nucleation followed by thermodynamically controlled self‐assembly plays the governing roles for the formation of nanoribbons in 40/60 H 2 O/DMF. Devices based on single nanoribbons for hydrazine sensing exhibit better performance than nanofiber bundles obtained in this study and achiral nanostructures reported in previous study. This study not only provides an elaborated route to tuning the structures and helicity of PTCDI molecules, but also provides new possibilities for the construction of high‐performance nanodevices.

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