新型不对称二芳基乙烯类光电信息存储材料的研究

二芳基乙烯类化合物由于其良好的热稳定性、显著的抗疲劳性能、高灵敏和快速响应等优点，是最具有应用潜力的光存储材料。全氟取代的二芳基乙烯是光存储材料的主要研究内容之一，但合成成本较高和反应条件苛刻给这类材料的实用化带来了不利的影响，因此，寻找功能化的替代全氟环戊烯结构的二芳基乙烯是本研究要解决的关键科学问题。据我们所知，不对称的光电双功能的替代的全氟环戊烯在光电材料领域研究报道很少，该项目将新颖的芳香族胺和噁二唑传输模块引入二芳基乙烯衍生物，使空穴与电子传输基团以光致变色结构单元为桥联，在分子内将光致变色与电致变色有机结合起来，拟制备不对称二芳基乙烯类光电信息存储材料，检测其光电性能，考察构效关系和场控机制，通过研究有机分子"相变"获得在近室温下实现多重稳定状态，考察电子传输特性及传输过程，制作新型光电开关原理器件，探索开关原理。本项目将为光电开关研究提供新的材料基础和合成方法。

具有光、电致变色的双功能材料有可能提供多种分子状态，所以在信息存储领域具有十分重要的潜在应用。通过Vilsmeier、Kishner-Wolff-Huang、Ullmann和McMurry反应等，将新颖的芳香族胺和噁二唑传输模块引入二芳基乙烯衍生物，合成了一系列光电信息存储材料，包括含三苯胺单元的查尔酮化合物、三苯胺修饰的二芳基乙烯化合物、多二芳基乙烯单元修饰的三苯胺化合物、双三苯胺单元二芳基乙烯化合物等。用核磁共振氢谱、碳谱和质谱等对其结构进行表征。. 含三苯胺单元的查尔酮化合物制作液态电致变色器件，测试光谱电化学行为，表明其具有较好的电致变色性能。在2.8 V电压下，最小反射率波长从442-457 nm红移至696-752 nm，器件反射的颜色从黄色变为蓝色。变色时间为2.9-4.2 s，消色时间为1.7-3.3 s。. 三苯胺修饰的二芳基乙烯化合物具有可逆的光致变色性质，用302 nm的紫外光和450 nm的蓝光循环照射时，在无色和黄色间互变。闭环量子产率为0.12-0.15，开环量子产率为0.14-0.18。伴随着光致变色反应，其荧光强度会发生降低和恢复的循环。在光稳态时，荧光强度降低40%。制作固态电致变色器件，器件的变色电压为3.63-4.40 V，电致变色层的等效电容在4.5-7.5 μF之间。光谱电化学测试表明其具有良好的电致变色特性，变色的最小反射率波长为709.7-781.7 nm，呈现为蓝色，变色时间为8.6-12.1 s，消色时间为8.9-12.8 s。. 多二芳基乙烯单元修饰的三苯胺化合物分子中只有一个变色单元会发生闭环开环反应，闭环量子产率为0.11-0.14，开环量子产率为0.08-0.10，闭环反应速率常数为0.003，开环反应速率常数为0.065-0.079。电化学测试表明电致变色层的等效电容为2.58-3.55 μF。. 不对称的5-奈亚甲基-1,3,4-噁二唑和噻二唑电子传输材料被制备，电子传输单元引起紫外最大吸收波长发生明显的红移，荧光强度逐渐加强。溴化选择性通过实验和分子模拟来进行研究。含全氟环戊烯、苯并噻吩的三芳胺衍生物在溶液或固体状态皆呈现出相当强的荧光。