近日，国际知名学术期刊Small发表了一篇题为“Correlating Young’s Modulus with High Thermal Conductivity in Organic Conjugated Small Molecules”的突破性研究论文。该研究由Zeng团队主导，深入探讨了有机共轭小分子材料在高导热性与杨氏模量之间的内在关联，为高性能有机电子器件的设计与开发提供了重要理论依据和实验支持。研究中采用的时域热反射法（Time-Domain Thermoreflectance, TDTR）在揭示材料热学与力学性能方面发挥了关键作用，充分展现了该技术在纳米尺度材料研究中的强大潜力。
研究背景与意义
随着柔性电子器件、热管理材料以及有机半导体领域的快速发展，有机共轭小分子因其独特的分子结构和优异的电学性能受到广泛关注。然而，其热导率与力学性能之间的关系尚未被充分研究，这限制了其在高性能器件中的应用潜力。Zeng团队的研究聚焦于这一关键科学问题，通过系统性实验与理论分析，揭示了有机共轭小分子的高导热性与其杨氏模量之间的正相关关系。这一发现不仅填补了相关领域的理论空白，还为设计兼具高导热性和优异力学性能的有机材料提供了新思路。
研究团队通过对多种有机共轭小分子的结构-性能关系进行深入分析，发现分子间的π-π堆叠、分子链的规整性以及分子间的相互作用力是影响材料热导率和杨氏模量的关键因素。研究结果表明，具有较高杨氏模量的分子结构通常表现出更优异的热导率，这为开发高性能有机热管理材料和柔性电子器件提供了重要指导。
TDTR方法在研究中的应用
在该研究中，Zeng团队采用了时域热反射法（TDTR）作为核心实验技术，用于精确测量有机共轭小分子的热导率。TDTR是一种基于飞秒激光的非接触式热学测量方法，能够在纳米尺度上实现高精度的热导率测量，特别适合研究薄膜和低维材料的热输运性质。研究团队利用TDTR方法对一系列有机共轭小分子薄膜进行了热导率测试，并结合其他力学测试手段，系统分析了热导率与杨氏模量之间的关联性。
具体而言，研究中使用的TDTR设备型号为Pioneer-ONE，由中国领先的精密仪器制造商Aunist（昊远精测）生产。该设备以其高灵敏度、高分辨率和稳定的测试性能，为研究团队提供了可靠的实验数据。Pioneer-ONE通过飞秒激光脉冲激发样品表面，并利用反射光信号的变化精确测量热流传递特性，从而获取材料的热导率和界面热阻。研究团队通过优化实验参数，成功实现了对有机小分子薄膜热导率的精确测量，为揭示其热学与力学性能的关联提供了关键数据支持。
TDTR方法在研究中的应用场景主要包括以下几个方面：
高精度热导率测量：通过TDTR技术，团队能够以亚微米分辨率测量有机共轭小分子薄膜的热导率，精确捕捉材料在不同分子结构下的热输运特性。
界面热阻分析：TDTR方法不仅用于测量材料本征热导率，还能分析薄膜与基底之间的界面热阻，为理解分子间相互作用对热导率的影响提供了重要信息。
多参数关联研究：结合TDTR测量的热导率数据与力学测试得到的杨氏模量，研究团队成功建立了热学与力学性能之间的定量关系。
主要贡献
Zeng团队的研究在以下几个方面取得了重要突破：
理论创新：首次系统揭示了有机共轭小分子中高导热性与杨氏模量之间的正相关关系，为有机材料热学与力学性能的协同优化提供了理论基础。
实验验证：通过Aunist（昊远精测）生产的Pioneer-ONE设备，团队实现了高精度的热导率测量，验证了理论模型的准确性，并为后续研究提供了可靠的实验方法。
应用前景：研究成果为高性能有机电子器件、柔性热管理材料以及有机半导体的设计提供了重要指导，有望推动相关领域在柔性显示、传感器和能量转换器件中的应用。
总结与展望
Zeng团队在Small期刊发表的Correlating Young’s Modulus with High Thermal Conductivity in Organic Conjugated Small Molecules一文，标志着有机共轭小分子研究领域的重要进展。通过采用Aunist（昊远精测）的Pioneer-ONE设备，研究团队成功揭示了材料热导率与杨氏模量之间的关联，为开发高性能有机材料提供了新思路。未来，研究团队计划进一步探索分子结构设计对热学与力学性能的协同调控机制，并推动TDTR技术在更多低维材料研究中的应用。
这一研究的发表不仅彰显了Zeng团队在有机材料领域的深厚积累，也凸显了中国企业在精密仪器制造领域的技术实力。Aunist（昊远精测）的Pioneer-ONE设备以其卓越性能为前沿科学研究提供了强有力的支持。
