基于有机金属配合物的聚集诱导磷光材料发光机理探索与设计合成

The discovery of the aggregation-induced phosphorescent emission （AIPE）materials is of extreme importance for fabricating simple and high efficiency undoped OLED (organic light-emitting diode) device. At present, AIPE materials are scare and the corresponding luminescence mechanism remains controversible.In order to develop numerous excellent AIPE materials,especially for organometallic complexes, by combining theoretical calculation with experimental sythesis, we will devote to providing insight into the influences of some factors, such as molecular structure, conjugation, solvent effect, aggregation motif and intermolecular interaction, on the luminescent performance and photophysical process of AIPE materials. And,the luminescence mechanism will be explored in detail and the key factors will be found. Based on the discussions mentioned above, we will design and sythesize new high-performance AIPE materials through the introduction of suitable groups and the reasonable modifaication of the molecular packings, for realizng high effeciency organic optoelectric devices with low cost, easy fabrication and high stability.

聚集诱导磷光材料的发现为制备简单且高效的非掺杂OLED器件带来希望，但基于有机金属配合物的磷光材料发光机制比较复杂，目前合成的聚集诱导磷光材料还相当稀缺，其发光机理仍处于探索阶段。为了获得大量优秀的聚集诱导磷光材料，尤其有机金属配合物材料，我们拟理论结合实验，从单分子到聚集态视角探讨分子结构、共轭程度、溶剂效应、分子间相互作用及聚积方式等因素对其发光性质和光物理过程的影响规律，深入探索聚集诱导磷光的发光机理，寻找提高发光效率的关键因素。以此为基础，通过引入有效功能基团、合理调控分子堆积方式等手段，设计并合成高性能的配合物型聚集诱导磷光材料,最终实现价格低廉、制备工艺简单、性能稳定的高效有机光电器件。

近年来OLED设备的广泛应用使人们对有机发光材料的需求更加迫切，而基于有机金属配合物的磷光材料以其近100%的内量子效率，良好的光热稳定性等优点在有机发光材料中成为最受关注的材料之一。然而与很多有机材料相似，聚集引起发光淬灭的性质使其在OLED设备中应用时不得使用大量的掺杂手段，这将引起能量损失，不利于器件的整体效率。聚集诱导磷光材料可以在保留有机金属磷光材料优势的基础上克服此类材料聚集引起发光淬灭的缺点，从而受到人们的关注。本项目针对此类材料的严重稀缺，发光机理尚不清晰等问题展开工作，采用理论实验相结合的方案，一方面探索各种影响因素对聚集诱导发光的影响，总结其决定性因素，另一方面设计合成大量以金属铱为主体金属的高发光效率聚集诱导磷光材料。在本项目的执行过程中，理论方面，已经可以定量估算聚集诱导发光材料的多种光物理参数，半定量地预测此类材料的发光效率，并可以结合分子动力学模拟此类材料聚集诱导发光的过程，对于发光机理有了很好的了解与掌握；实验方面，设计并合成了一系列从蓝绿到红光发射的聚集诱导磷光金属铱配合物，筛选出性能优异的材料，成功地实现其在有机发光二极管、离子与爆炸物检测、智能材料、细胞成像等领域的应用。在本项目的支持下，共发表SCI论文52篇，学位论文9篇，培养优秀硕士6名和博士3名，超额完成项目申请书中的预期成果。本项目的完成不仅使我们对聚集诱导发光现象有了更加清晰的认识，对此现象的机理有了更加深入了解，还设计了大量的优秀聚集诱导磷光材料，并拓展了它们的应用领域，使其不但在OLED设备中具有潜在应用价值，还发展了其在离子与爆炸物检测、智能材料、细胞成像等领域的应用。因此，此项目为有机金属配合物材料的发展和改善提供了有益的支持。