[0001] 本发明属于手性光电器件及其制备技术领域，具体地，涉及一种限域驱动图案化手性组装体及其制备方法和应用。

[0002] 手性特征打破了功能材料的结构对称性，在自旋光电子器件领域具有广泛的应用前景，例如自旋发光器件、自旋光电逻辑器件和存储器件等。在手性结构的制备中，传统无机材料体系通过光刻或电子束刻蚀获得手性特征，工艺繁琐且复杂。此外，传统无机材料往往仅具备被动光学特性，整合有源层的加工过程中面临晶格失配的难题，这对自旋光电器件的制备提出了挑战。和无机材料不同的是，有机功能分子可以通过合理的分子设计在分子层面引入手性特征。在组装过程中，手性特征通过分子间相互作用跨越空间尺度传递，最终形成多级手性组装结构。通过引入合适的功能分子片段，组装体可以具备各类光电性质。同时，有机分子适配溶液加工工艺，成本低廉且流程简便。

[0003] 在手性组装策略的设计中，最重要的考量因素在于如何使组装体具备高的手性不对称因子。流体/流体界面组装策略被认为是一种优秀的手性组装方法，分子在两亲性化合物驱动下在界面上对齐，有利于分子间相互作用驱动下的有序组装过程。同时，二维界面为组装提供了对称性破缺的限域组装环境，有利于手性在组装过程中的跨层级传递。

[0004] 然而，常规的界面组装方法难以适配图案化，组装形态常见为无序排列的纤维，这限制了界面组装方法在实际工业制造手性器件阵列中的应用。此外，界面手性组装和体相非手性组装之间的竞争过程同样限制了界面组装方法的制备效率。因此，如何兼容图案化和使界面手性组装途径在动力学上占优是制备手性功能器件阵列的关键问题。

[0048] 下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

[0049] 除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

[0050] 实施例1

[0051] a、制备组装墨水

[0052] 将偶氮苯和谷氨酸耦联得到的两亲性手性分子azo‑glu溶解在NaOH溶液中，浓度为50mg/mL，超声和加热以加速溶解(超声：200mW，15min；加热：60℃下15min)。上述混合液中加入发泡剂H2O2(10wt％)，其中发泡剂的体积为混合液的5v％。

[0053] b、处理基底，采用全氟辛烷三甲氧基硅烷涂覆在石英基底表面，80℃加热3h，并对其进行等离子体处理，得到亲疏水性合适、表面平整的基底，其表面接触角为50度。

[0054] c、处理模板，所述模板的图案化结构的制备方式为光刻技术和刻蚀技术的结合。所述模板为有六边形图案的硅微柱模板，硅微柱模板的直径10μm，高度20μm，柱间距20μm，六边形边长60μm。使用热蒸镀的方式在表面沉积5nm的Pt薄膜。

[0055] d、组装

[0056] 将2μL组装墨水滴加于石英基底，然后将微柱模板盖于该基底之上。在Pt薄膜的催化下，H2O2的分解迅速生成氧气。整个组装过程在黑暗中进行。为了控制温度，组装在热台上进行。典型组装温度为25℃。为了控制湿度小于RH 20％，在电子干燥室中进行常规组装。

[0057] 图2为实施例1手性组装体的显微图片。

[0058] 对比例1

[0059] 对比例1与实施例1的区别在于：步骤a中未加入发泡剂H2O2，相对于实施例1，气液界面和液桥限域空间形成的速率更小。

[0060] 对比例2

[0061] 对比例2与实施例1的区别在于，步骤d中，用比基底小的石英载玻片(即载玻片上未沉积催化剂)代替模板，相对于实施例1和对比例1，不会形成一维液桥限域空间，仅形成二维毛细板限域空间。

[0062] 对比例3

[0063] 对比例3与实施例1的区别在于，未添加步骤b中的模板。

[0064] 图3是实施例1、对比例1‑3中不同组件的圆二色光谱(CD)；其中，Bubble代表实施例1，No Bubble代表对比例1，Plate代表对比例2，Droplet代表对比例3。从图3可以看出，实施例1的气泡组装给出了一个强的双信号CD带，这代表了相邻偶氮苯基的螺旋堆叠和激子的Davydov分裂。而对比例3的液滴组件仅在385nm处显示偶氮苯的弱正常CD带。对比例1的无气泡组件和对比例2的板组件的CD光谱表现出上述CD光谱的混合物，其中对比例1的无气泡组件的CD图谱接近实施例1的气泡组件，而对比例2的板组件的CD光谱更类似于对比例3的液滴组件。在不同限域条件的组装条件中，实施例1具有显著更大的吸收不对称因子，这证明了本发明中气泡方法在图案化制备高不对称因子手性结构中的应用。

[0065] 图4为实施例1利用磁导显微镜测试的组装体的I‑V曲线，对组装体的施加不同方向的磁场后，磁性针尖会产生不同自旋极化方向的电子注入。可以发现，在不同磁场下，相同电压会对应不同的电流，这代表手性分子在对不同自旋方向电子的输运过程中产生了过滤作用。因此，本发明方法在图案化制备自旋电子学器件中具有应用场景。

[0066] 实施例2

[0067] 实施例2和实施例1的区别在于，实施例2中两亲性手性分子为四苯基乙烯和组氨酸耦联得到的tpe‑his。

[0068] 对比例4

[0069] 对比例4与实施例2的区别在于：步骤a中未加入发泡剂H2O2，相对于实施例2，气液界面和液桥限域空间形成的速率更小。

[0070] 对比例5

[0071] 对比例5与实施例2的区别在于，步骤b中，用比基底小的石英载玻片代替模板，相对于实施例2和对比例4，不会形成一维液桥限域空间，仅形成二维毛细板限域空间。

[0072] 对比例6

[0073] 对比例6与实施例2的区别在于，未添加步骤b中的模板。

[0074] 以上，对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。