有机光电功能材料的智能动态调控及其器件应用研究

The high-performance, multi-functional, and intelligent organic optoelectronic materials provide promising solutions for the key issues that hinder the progress of organoelectronics, including the rational control of optoelectronic properties, the stability of the device performance, and the balance of the carrier transport. In this proposal, we intend to realize the intelligent modulation of optoelectronic properties by taking advantages of the varied molecular states of organic materials. Specifically, we introduce resonance structures into the conjugated functional molecules to construct dynamic self-adaptive intelligent organic optoelectronic materials with the effective interactions and coordinations between the resonance structure and conjugated structure; we prepare heteroatom modified superconjugated materials to investigate the influence of heteratom type, bonding structure, and connecting cite on the self-adaptive ability of the materials; we aim to reveal the relations between the group type, communication channel, resonance model etc. and the intelligence of the materials; we take a joint experimental and theoretical investigation on the intelligent modulation channels, mechanisms, and models to provide a theoretical base for the rational design of these intelligent organic optoelectronic materials. This proposal, if accepted, will offer not only a broad avenue for the intelligentialization of optoelectronic materials but also important theoretical and practical merits.

有机光电功能材料的高性能化、多功能化和智能化既是当前有机电子学的前沿课题，所涉及光电性能的理性调控、材料的载流子传输平衡、器件的稳定性等也是光电信息领域的核心关键问题。本项目提出的“利用材料的不同分子状态实现其功能的动态调控” ，具体是在共轭功能分子中引入共振结构，利用共振结构与共轭功能结构之间的有益作用与协同，构建具有动态自调节功能的智能光电材料，实现光电性能的选择性调节； 探讨杂原子类型、 成键方式、作用位点等对材料系统的光电响应性、自适应能力等方面的影响；研究智能化响应程度与基团类型、结合方式、共振模式等因素的内在关联，实现光电功能的智能动态调控；深入研究有机材料的动态调控途径、机理和方式，为设计开发智能光电材料提供基本方法和理论支撑。本项目申请的实施，有望使得有机光电材料结构-性能构效关系的研究进入动态调控的新阶段，促进新概念、高性能有机光电材料的开发和有机电子学的进一步发展。

有机光电材料的智能化是今后的重要发展方向之一，本项目围绕环境响应单元与光电功能单元的合理组合和有效协同，建立了有机半导体光电功能“智能动态调控”的新策略和新方法，开发了系列具有动态自适应调控功能的有机光电分子、室温超长发光寿命的纯有机超长室温磷光（长余辉）材料，在有机电致发光、化学/生物传感器、数据加密与信息防伪等领域取得了突破。基于开发的新型功能材料，构筑的高性能电致发光器件，蓝光器件的外量子效率达到31.2%，白光器件的最大外量子效率超过23%，最大亮度超过10000 cd/m2；数据加密器件实现了寿命、发光颜色、温度依赖的多模式新型数据加密器件；率先设计并制备了刺激相应型动态圆偏振有机长余辉发光，构筑了新型的逻辑加密器件。部分研究结果发表在Nature Commun., Research, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Sci. China Chem., Chem. Sci., Mater. Horizon.等国内外高水平SCI期刊上，项目负责人以通讯作者发表SCI论文49篇，其中Nature子刊2篇，选为封面论文2篇；申请中国发明专利15项，获授权1项；以第一完成人获江苏省自然科学进步奖二等奖1项、江苏省教育教学与研究成果奖一等奖1项，以第二完成人获教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学奖一等奖1项，以第四完成人获国家自然科学奖二等奖1项；撰写英文专著（章节）一部（Wiley-VCH），在国内外高水平会议上作邀请报告20余次。培养了10余名具有综合科研背景的研究生，多名学生获得国家奖学金，部分学生已在国内知名高校获得教职并承担多项国家级项目。项目研究突破了目前有机光电材料和器件的静态性质研究的局限，推动有机电子学研究从静态到动态的过渡，为有机光电功能材料的智能化调控提供了思路和可行的技术途径。