多组元分子固体材料的设计、组装及光学性能研究

To tune and control the photo-related properties of molecule-based photofunctional materials by changing the stacking modes of photoactive molecules within molecular solids play an important role in achieving multi-color luminescent displays; moreover, new scientific problems, such as the relationship between molecular assemblies/aggregations and their properties, can be investigated based on supramolecular chemistry and solid-state chemistry principles. In this project, from both molecular recogniton and crystal engeering design perspectives, we put forward the construction of multicomponent molecular solids by the cocrystallization of organic photoactive molecules and suitable co-assembled building blocks through supramolecular interactions (such as hydrogen- and halogen-bonding) and molecular recogniton. The aims of this project are to modulate and optimize the photo-related properties of molecule-based compounds, and to develop new types of solid-state luminescent materials with tunable emission wavelength for fluorescence sensor applications. This project not only can be beneficial to the innovations of structure and property for multi-color luminescent materials in the fields of molecular solid chemistry and material chemistry, but also supply the theoretical and practical basis for the design and assembly of new types of smart-responsive photofunctional materials.

通过改变有机光活性分子在分子固体中的排列方式以实现其光学性能调控不但对发展新型多色荧光显示材料具有重要意义，同时在研究分子组装体/聚集态与其性能关系的过程中，还可基于超分子化学和固态化学原理发现新的科学问题。本项目从分子识别和晶体工程角度出发，提出将光活性分子与特定的共组装单元通过超分子相互作用和分子识别构筑系列多组元固态光功能材料，以实现单一分子基化合物宏观光学性能的调控和优化的研究目标，获得具有发光波段可调的新型固态光功能材料，并进一步深入挖掘其在荧光传感器等方面的应用价值。本项目的开展对于实现系列多色荧光材料的结构和性能创新，丰富分子固体化学的研究内容，推动新型智能响应光功能材料的研究和发展具有一定的科学意义和应用前景。

分子基光活性材料由于具有发光性能可调、易于制备、柔韧性好等诸多优势，特别是其在多色显示和光电器件方面具有广阔的应用前景而倍受各国学者关注。四年来，本项目组成员在该项目资助下，从分子识别和晶体工程角度出发，将光活性分子与特定的共组装单元通过超分子相互作用和分子识别构筑系列多组元固态光功能材料，实现了单一分子化合物宏观光学性能调控和优化的研究目标，获得了系列具有发光波段可调的新型固态光功能材料，并进一步深入挖掘其在荧光传感器等方面的应用价值。相关工作在Angew. Chem.、Nat. Commun.、Chem. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Nano Energy、Adv. Opt. Mater.、Nano Res.、Small、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. C等SCI学术刊物发表论文40余篇（IF>5的文章36篇），已授权国家发明专利3件，获得2018年中国发明专利奖1项。项目执行期间，负责人担任了国际化学领域丛书“Structure and Bonding”第166卷客座编辑，组织编写了Photofunctional Layered Materials一书已由Springer出版社出版，并撰写1篇关于主客体光功能材料的特邀综述。综上所述，本项目的顺利进行对实现系列多色荧光材料的结构和性能创新，丰富分子固体化学的研究内容，推动新型智能响应光功能材料的研究和发展具有一定的科学意义和应用前景。