具有开关效应的金属有机光电功能材料研究

通过有机配体设计及其金属有机化合物的定向制备，系统开展具有on-off开关效应的金属有机光电信息功能材料的合成、表征和性能研究；利用有机配体on-off开关效应，调控金属元件间的电子和能量传递速率和效率，以获得特定的光电性能；研究开关效应对金属-金属间的电子传递及金属有机分子导电性的影响及其构效关系；通过对金属有机发色团间能量传递程度的控制实现分子双重发射互补光，获取高效白光发射材料；设计合成具有有机蒸气荧光变色、摩擦和压力发光变色等开关效应的金属有机光电信息功能材料；通过有机官能团或取代基修饰、金属有机配位结构敏感部位改造实现光电性能调控和优化；探讨开关效应光电功能材料的合成、结构、谱学及其性能调控规律，希望在具有潜在应用前景的光电材料和器件探索中取得突破。

本项目开展具有开关效应的金属有机分子光电功能材料和器件设计、组装、结构敏感部位改造和光电性能调控等方面的工作，取得如下进展。（1）利用金属离子作为二噻吩乙烯单元间的隔离基抑制元件间的能量传递，成功实现了金属配位分子中多个二噻吩乙烯(DTE)单元间的分步光致变色; 通过改变金属类型、金属价态及配体关环吸收波长等因素实现了对分步及选择性光致变色的人为调控。研究表明改变金属价态能够使DTE分子关环吸收峰发生显著移动，通常是还原态有利于提高光致变色反应速率、光化学反应量子效率和关环转化率并使DTE关环吸收峰红移，且二噻吩乙烯配体关环吸收越红移越有利于发生分步光致变色并获得双（多）重关环产物。（2）利用分子内的开关效应包括金属价态、金属配位、配体反应等实现了特定光电性能的调控。利用光开关实现了分子内Ru---Ru间电子传输性能的人为调控；利用电位氧化还原调控双核钌金属有机炔分子导电率，发现Ru2(II,III)混合价最有利于单分子电子传输；设计合成了锌离子响应磁豫和荧光增强的Gd(III)配合物磁共振成像和荧光成像探针。（3）利用分子间的开关效应成功地设计合成了一系列对多种挥发性有机物和机械力具有显著磷光变色效应的金属有机炔传感器和分子开关；发现外界刺激诱导的热致发光变色、蒸气磷光变色和机械磷光变色既可产生于分子内金属-配体键或分子内构象变化，也可产生于分子间金属-金属作用、配体-配体作用或氢键作用的变化。