2003年全球化学科学重大进展（六）
纳米及分子电子学部分（下）
纳米尺度马达
美国加州大学伯克利分校和劳伦斯国家实验室的研究人员研制出
世界上第1个纳米尺度的马达，通过施加电压可以精确地控制马达转
子的速度和位置。这种新型纳米机电系统（NEMS）马达的大小不足头
发粗细的1/2000，转子由300nm长的金片制成，转轴则由多壁碳纳
米管（MWNT）制成。
施加较小的电压时，转子会被扭曲；但是施加较大的电压时，转
子和纳米管的外壁脱离，从而使转子可以自由旋转。通过调节加电方
式，可以将转子固定或者以恒定的速度旋转。
与现有化学驱动的生物马达不同，新型NEMS马达的工作频率、
温度范围很宽，甚至可在真空和苛刻的环境条件下工作。该马达可用
于多种应用领域，如用于超高密度光扫描或光转换器件，检测或者诱
发微流体的流动，以及通过修饰转子用于化合物检测等。
[Nature,2003,424:408]
红光/绿光器件
通常，电致发光材料发出固定颜色的光。然而，荷兰阿姆斯特丹
大学和Philips研究中心的研究人员开发出1种全新的电致发光材料
器件，可以通过调节电流发出两种不同颜色的光——红光和绿光。
该新型器件为聚合物基电致发光器件，其关键部分由聚苯乙炔
（PPV）和亚四苯基桥结的双钌中心磷光性络合物的共混物制成。当
施加正向偏置电压（4V）时，钌络合物被激发，器件发出络合物的特
征红光；而当施加反向偏置电压（-4V）时，金属络合物光发射停止，
聚合物被激发释放出绿光。
这种新型器件不仅可以简化显示器、固态光源以及彩色开关等设
备的制造过程，而且可以有效地提高器件的发光亮度。
[Nature,2003,421: 54]
溶液工艺制备多色OLED显示器
人们已经使用电致发光小分子成功制造出多色有机发光二极管
（OLED），但是使用溶液工艺方法制备像素显示器件所需的高分辨率
聚合物OLED却存在较大困难。
德国慕尼黑大学和慕尼黑工业大学的研究人员将聚合物基OLED
溶液加工技术与成熟的照相平版印刷工艺相结合，开发出1种将红、
绿和蓝色电致发光聚合物成型的新技术，从而可以获得平板显示、全
色OLED所要求的分辨率像素器件。
该技术类似于标准光致抗蚀剂材料成型过程。首先，研究人员分
别合成出可以发出蓝、绿和红光的3种含氧杂环丁烷官能团的螺二芴
－芴共聚物；随后将其中1种聚合物的溶液旋转涂覆到透明基片上；
然后掩膜，用紫外光照射基片，被照射部分聚合物交联固化；随后用
溶液洗涤除去未固化的聚合物。使用同样的方法将另外2种聚合物沉
积到基片上，便可形成3种光均可独立显示的像素显示器件。
目前，除了蓝色发光聚合物，其他电致发光聚合物的发光效率没
有达到最佳水平，研究人员认为这点可以通过优化合成路线得到改
进。这种方法有可能大大简化聚合物像素显示器件的工艺。
[Nature,2003,421:829]
液晶排列技术
液晶定向排列在LCD的生产中非常重要。目前工业界通常使用机
械摩擦聚合物的方法实现定向排列，但是这种方法会产生静电而且易
被污染，从而造成LCD产品缺陷。现在研究较为广泛的光诱发排列技
术，可以较好地控制表面的液晶定向排列，但是多数情况下无法控制
表面的光电开关（photoswitch）；而且液晶分子间的相互作用也较弱。
荷兰Nijmegen大学的研究人员开发出1种液晶排列新技术，不
再需要现有LCD生产工艺所需的净室环境。研究人员合成了1种特殊
结构的分子，其可以与ITO表面产生共价键连接；而且分子结构中含
有较大的芳香族平面结构和酰胺基团，有利于增强分子间相互作用。
通过这种方法，研究人员将ITO表面定向增强了1000倍。[Angew. Chem.
Int. Ed.,2003,42:1812]
纳米线和纳米带制高性能薄膜晶体管
Nanosys公司的研究人员开发出1种低成本、低温度下在柔软基
体上制造薄膜晶体管（TFT）的方法。
新型TFT中使用硅纳米线和硫化镉纳米带作为半导体通道。首
先，研究人员使用催化化学气相沉积方法制备出单晶硅纳米线；然后，
通过超声波将单晶硅纳米线分散在乙醇溶液中；随后，通过流定向排
列（flow-directed alignment）方法将单晶硅纳米线组装到硅或聚
醚醚酮（PEEK）基底上；最后，使用平板印刷技术引入漏极和源极，
喷镀钛/金膜。研究人员称，可以通过增加源极和漏极之间纳米线和
纳米带的表面覆盖密度进一步提高增强新型TFT的性能。
该方法为使用如磷化铟、砷化铟等更高迁移率的材料制造高性能
TFT提供了1个通用的技术平台。此外，基于这种方法还可用光活性
纳米线材料研制新型大面积光电器件。[Nature,2003,425:274]
（洪译 全文完）