室温强磁效应是有机(自旋)电子学近年来的一个重大发现,其特点是弱磁场、强响应。目前对其机理的解释并没有达成一致,是自旋相关的塞曼作用重要,还是电荷相关的洛伦兹作用重要?氢核自旋的超精细相互作用是否起重要作用?温度效应如何克服?等等。本申请书将侧重动态输运过程,抓住有机的特点,采用模型和DFT相结合的方法,利用漂移-扩散理论和自旋动力学理论等,研究有机半导体内的自旋结构、电极/有机界面结构,通过计算磁场存在情况下,极化子自旋弛豫、单态(三态)激子产率、自旋相关激子-极化子碰撞与转化、有机器件的磁电阻和动态输运性质等,揭示有机磁效应的深层次物理机理,提出改善有机半导体和器件磁效应的优化结构设计。特别发展我们最近提出的"磁致跃迁"机理,丰富有机磁效应的物理内涵。该项研究对于外(磁)场调制有机光电器件的应用与开发具有重要的指导意义。
organic spintronics;magnetic resistance;polaron;exciton;
自从上世纪七十年代末导电高分子被发现以来,有机小分子和高分子的电磁光特性逐渐被发掘和应用。室温强磁效应是有机(自旋)电子学近年来的一个重大发现,其特点是弱磁场、强响应。目前对其机理的解释并没有达成一致,是自旋相关的塞曼作用重要,还是电荷相关的洛伦兹作用重要?氢核自旋的超精细相互作用是否起重要作用?温度效应如何克服?等等。本项目中,我们从宏观扩散理论、跃迁理论和量子动力学理论,全方位研究了磁场对有机期间输运和光特性的影响。研究侧重动态输运,抓住有机的特点,深入有机半导体内的自旋结构、电极/有机界面结构,通过计算磁场存在情况下,极化子自旋弛豫、单态(三态)激子产率、自旋相关激子-极化子碰撞与转化、有机器件的磁电阻和动态输运性质等,揭示出有机磁效应的深层次物理机理,提出改善有机半导体和器件磁效应的优化结构设计。主要成果包括(1)提出电荷-磁场相互作用是产生有机磁电阻的主要原因之一;(2)提出自旋相关跃迁图像,发展了主方程理论;(3)证实了超精细相互作用对有机磁电阻的影响,并预言了维度效应;(4)预言了一些理论结果,有待实验的进一步证实。所有这些研究使我们较全面地理解了有机磁场效应这一复杂现象,为我们设计高性能有机功能器件提供了理论依据和参考。
解士杰教授先后主持十几项基金课题。其中包括国家自然科学基金理论物理重大研究计划重点项目一项,国家自然科学基金理论物理重大研究计划一项,国家自然科学基金三项,优秀国家重点实验室奖励基金以及山东省自然科学基金等。