基于固态荧光增强化合物构建高效荧光晶体

Organic semiconductors are composed of molecules with specific configurations. The orientation and packing modes of the molecules have great effect on the overall properties of the materials. Crystalline materials with long-range ordered structures have become the most promising candidates as organic optical materials in virtue of the good stability and the unique optical properties. For most of the optoelectronic applications, high fluorescence quantum efficiency of the materials is necessary. In this project, to prevent the aggregation-caused quenching effect of common organic chromophors, compounds with aggregation-induced emission (AIE) characteristics are employed to construct organic crystals.Optical excitation, transmission and emission in the crystals will be studied. The utilities of the AIE crystals as wave-guide and optical gain medium will be invesigated. Taking advantage of the experience on inorganic crystal growth of the State Key Lab of Crystal Materials, we will adopt new organic crystal growth techniques based on flux method besides solution and physical vapor deposition methods. 1D and 2D organic crystals which are suitable for optoelectronic applications are in our plan.

有机半导体由具有特定结构的分子基元构成，分子的取向和排布对其物理性能有重要影响。长程有序的晶体材料因特有的光学性质以及高稳定性等优势，成为新一代光子学领域的热门备选材料。为克服常规有机发光材料的聚集态荧光猝灭效应，提高有机晶体的发光效率,本课题拟以具有聚集态荧光增强特性的化合物构建高发光效率有机晶体。系统研究聚集态荧光增强化合物晶体中的光激发、传导与发射特性，探索该类有机晶体在光波导以及作为光学增益介质的应用前景。在晶体生长中，除采用常规的溶液和物理气相沉积生长方法外，拟结合晶体材料国家重点实验室在无机晶体生长方面的经验，采用熔体法进行适合于光电器件制备的一维、二维有机晶体生长研究。

本项目的主要研究对象是有机半导体单晶材料。有机半导体由具有特定结构的分子基元构成，分子的取向和排布对其物理性能有重要影响。长程有序的晶体材料因特有的光学性质以及高稳定性等优势，成为新一代光子学领域的热门备选材料。为克服常规有机发光材料的聚集态荧光猝灭效应，提高有机晶体的发光效率,本课题以具有聚集态荧光增强特性的化合物构建高发光效率有机晶体。系统研究了聚集态荧光增强化合物晶体中的光激发、传导与发射特性，探索该类有机晶体在光波导以及作为光学增益介质的应用前景。在晶体生长中，除采用常规的溶液和物理气相沉积生长方法外，结合晶体材料国家重点实验室在无机晶体生长方面的经验，采用熔体法进行适合于光电器件制备的一维、二维有机晶体生长研究。.项目研究成果已在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Chem. Mater.,等材料与化学领域权威期刊发表（标注本基金项目资助，且负责人作为第一或通讯作者）论文8篇，引用40余次。《基于晶体学的有机光电材料机理研究》获2014年度教育部自然科学二等奖（负责人排名第二）。.开发的含咔唑四取代乙烯单晶表现出明显的光波导效应，是有机单晶激光器件的潜在材料；在含芴基团TPE衍生物中首次报道了这类材料具有机械力诱导结晶的性质；有机晶体结晶相变过程与机理研究开辟了一条研究固态结晶相变新的有效方法，完善了固态晶体生长动力学理论，同时为在药物与光电器件中控制化合物结晶度提供了重要参考。研究结果受到国内外多个著名研究组的广泛关注，被JACS SPOTLIGHTS 撰文以“ORGANIC CRYSTALS GOBBLE UP NANOPARTICLES”为题专门介绍；对钙钛矿材料“混卤”与“结构畸变”之间的关系研究，得到了知名化学资讯平台X-MOL的宣传报道：“揭秘钙钛矿材料“混卤”与“结构畸变””；设计制备的二氰基吡嗪修饰四苯基乙烯化合物的多晶型相变及VOCs监测被美国化学会Cutting-Edge Chemistry以“AIE-detectives-make-life-safer”为题作专门报道。开发的基于熔体法生长有机半导体微纳米单晶原位生长全新方法，可直接生长适合于光电子器件制备的二维薄膜晶体和微纳单晶阵列。