http://www.ps-lab.ciac.cas.cn/sysgzbg/201307/P020130723299825242919.pdf
高分子结晶是一个极为复杂的过程，依赖于高分子材料的立构规整性，分子量和结晶条
件的控制(溶剂和浓度的选择)等。该结晶过程主要分为成核以及生长过程。虽然目前对于柔
性链高分子的结晶过程和机理有了深入的认识，但是对于共轭高分子而言，这部分的研究仍
相对滞后。人们对于共轭高分子的结晶行为和特点尚不清楚。由于器件的性能和材料的形貌
和结构密切相关，所以清楚地认识其晶体生长机理有着至关重要的作用。
高分子单晶是研究高分子结晶的重要载体。经过实验条件优化，我们可以通过共混溶剂
的溶液结晶法来制备多分散聚芴的晶体。根据扫描电镜、原子力显微镜和选区电子衍射等手
段对晶体的结构，链取向和生长方式进行探讨，从而，详细研究其结晶行为。通过大量的原
子力显微镜图和高度值的总结，我们提出了在多分散聚芴体系中，主要观察到几种典型的结
晶模型。由于多分散的复杂性，还可能存在其他形貌的多样性。
实验表明，在结晶过程中，多分散聚芴同样存在着偏析结晶的现象：其中，质量分数大
的组分先结晶，而且在第一层片晶中分子链是保持伸直的；随着该组分的耗尽，其他的组分
再在已经形成的晶体表面成核长大；最后，在晶体中形成了不同厚度分布的片层。
应用量化计算、分子动力学等计算机模拟的方法，我们设计了几种高效的有机功
能材料，并将其应用到能源与环境领域。首先我们利用量化计算和 Grand Canonical Monte
Carlo 方法研究了锂掺杂有机分子与氢气分子的作用机理，模拟了锂掺杂共轭微孔高分子
的储氢性能，得到了较好的计算机模拟结构。在此基础上，我们通过实验合成了这一新
型材料，其储氢性能远远超过了其他物理吸附储氢材料，并刷新了储氢记录[1]。其次我
们利用量化计算来研究了“Salen-金属”催化转化 CO2 的机理，并以此为基础设计与合
成出 Salen-金属络合的共轭微孔高分子材料，该材料可以在常温常压下捕获并转化
CO2[2]。最后，我们发展了一套多尺度理论模拟模型可以仅依靠染料分子结构就能预测
染料敏化太阳能电池的效率。通过此模型对染料分子的筛选，我们设计与合成出一种新
型锌卟啉染料，该染料比现有最优染料 YD2-o-C8 在同等条件下具有更好的效率[3]。
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