芳胺-二苯乙烯腈类扭曲结构D-A分子及其力致变色性质研究

Organic mechanochromic materials have exhibited the promising prospect due to their dynamically tunable photoluminescent properties. However, up to now, the traditional MCF materials form merely two structural phases (order-(dis)order phase). As a result, their luminescence cannot be switched among more than two colors. Moreover, comprehensive understanding on the mechanism and universal design principle of such luminogens is less well studied. Herein, a series of twisting donor-acceptor molecules containing the arylamine and diphenylacrylonitrile are prepared. And twist configuration induces the hybrid of local excited state (LE) and CT-state to form a new hybridized local and charge transfer (HLCT) state in the twisting donor-acceptor molecules by the tunable conjugation length and twist angle. Secondly, the multicolored mechanochromic materials of twisting donor-acceptor molecules were systematically investigated with HLCT characters. Thirdly, the aggregation structure in the process of phase transition are obtained by in-situ measurement techniques under high pressure-temperature. The deep understanding the relationship among twisting D-A molecule, aggregation structure and multicolored switching will pave the way to fabricate the multicolored mechanochromic materials with an obvious color difference.

有机力致变色材料是一类具有潜在应用前景的新型功能材料，但目前该类材料存在颜色变化单一（仅限于两种颜色之间的转换）和色差小的问题，且力致变色形成机理尚缺乏深入的理解。本项目首先拟合成一系列具有扭曲结构D-A分子的芳胺-苯乙烯腈衍生物，通过对分子给体-受体推拉电子能力、之间的有效距离和扭曲角的调节实现分子的局域电荷杂化激发态（HLCT）特性，HLCT激发态的特点同时具有局域态（LE）和电荷转移态（CT）的发光特征。其次利用HLCT激发态在弱外力刺激下，表现LE态的发光特征，而在强外力刺激下CT态的发光特征的初步假设，研究该类扭曲结构D-A分子的力致多色转换性质；最后借助高压原位技术实时测试的特点，研究力刺激下相变过程中分子聚集态结构的变化。从而阐明扭曲结构D-A分子结构、分子聚集态结构和力致多色性能之间的关联，为力致变色分子的设计及其形成机理提供理论和实验依据。

力致变色有机荧光材料是一类具有潜在应用前景的新型功能材料，但目前该类材料存在颜色变化单一（仅限于两种颜色之间的转换）和色差小的问题，且力致变色形成机理尚缺乏深入的理解。本项目围绕“新型材料的结构、激发态特性和力致变色性质”为研究主线，以扭曲结构給受体分子的苯乙烯腈及其衍生物为材料体系，高压原位测试技术手段，开展电子给体和/或受体键接位置变化、光物理过程、聚集态结构和荧光性质等方面一系列研究工作,已发表SCI学术论文13篇，申请发明专利2项和市级自然科学优秀论文一等奖1项，取得了一系列创新性成果：主要内容概括如下：.（1）设计合成不同给体-受体推拉电子能力、之间的有效距离和扭曲角的苯乙烯腈衍生物，实现了材料的力刺激多色和高对比转变。系统地研究分子的分子结构、激发态特性和力致变色的高对比度和高荧光量子效率的关联。.（2）最后借助高压原位拉曼、红外、稳态/瞬态荧光光谱和紫外可将光光谱借助高压原位技术实时测试的特点，揭示分子构象和分子间相互作用力对力致多色转变的影响规律。总之，制备了多种基于二苯乙烯腈给体-受体结构的力致多色变化材料，并阐明了扭曲结构给受体分子结构、激发态特征及分子聚集态结构和力致多色性能之间的关联，为力致变色分子的设计及其形成机理提供理论和实验依据。