聚集诱导发光增强氰基二苯乙烯类配体及配合物的设计、合成与性质

Photoelectric functional materials play an important role in modern photoelectric technology industry, so the design and synthesis new photoelectric functional materials have been currently a hot subject of research. Using instructional theory and by making it application-oriented, the project is to design and synthesize a series of functionalized cyanostibene organic ligands and their complexes with aggregation-induced enhanced emission (AIEE). The mechanism of AIEE would be investigated to give the structure-property relationships. Furthermore, the structures and fluorescence properties of the materials would be improved by choosing appropriate functional organic groups. The final goal is to get light-emitting materials with high thermal stability, good carrier mobility, high-efficient emission and combining luminescent and transporting properties. The enhancement and optimizing of material properties could be conducted by insight into the relationships between properties and microstructure. The investigation, involving organic synthesis, inorganic chemistry, photoelectric material, computational chemistry, electronics, physics and so on, will benefit the development of the related subjects and luminescent material and provide experimental and theoretical basis for the design, synthesis, and applications of novel luminescent materials.

光电功能材料是现代光电子技术重要的物质基础，设计与合成新型光电功能材料是材料科学和信息科学的前沿领域。本项目拟以理论为指导，应用为导向，设计、合成一系列在半导体材料等方面有应用前景的聚集诱导发光增强氰基二苯乙烯类有机配体及其配合物，研究材料聚集诱导发光机理，探明结构与性能的相关性；选择适当的官能团对分子结构进行修饰，优化材料的组成，调节其发光性能；最终制备出稳定性高、载流子迁移率高和发光效率高，发光层和传输层协调统一的电致发光新材料。揭示材料性质与微观结构之间的内在联系，实现发光材料功能的协同增强与调控优化。项目的研究内容涉及有机合成、无机化学、光电材料、计算化学、电子学和物理学等多个学科领域，有助于相关学科及发光材料研究的发展。项目研究成果将为新型发光材料的设计、合成和应用提供实验和理论依据。

最近，分子基荧光材料由于其在光显示、数据存储、安全墨水、光开关、传感和细胞显影等诸多领域的应用前景受到广泛的关注。特别是有机配体及其配合物荧光分子在光电子器件、传感、光动力治疗、光开关和生物显影上显示潜在的应用。聚集诱导发光增强的分子解决传统的大多数荧光分子在聚集下荧光淬灭的问题。本项目主要是解决传统的有机发光分子及其配合物在聚集状态易出现荧光淬灭的问题。最近研究发现，氰基二苯乙烯衍生物显示出优良的光学性质和有趣的电学性质；最重要是氰基二苯乙烯具有聚集诱导发光增强或聚集诱导发光性质。项目组选择适当的有机官能团对氰基二苯乙烯结构单元进行修饰，调节发光性能。优化合成路线，设计合成了含芳胺、咔唑、吡咯并[3,2-b]吡咯、多咔唑和吲哚[3,2-b]咔唑等结构单元的π电子共轭的聚集诱导发光增强的系列氰基二苯乙烯类有机配体及其配合物。运用多种表征手段，结合理论计算、晶体结构，研究其聚集诱导发光机理，探明结构-性质关系，筛选出发光性能优良的氰基二苯乙烯类有机配体及其配合物材料。探索其在电致发光、安全墨水、离子/分子识别、刺激响应荧光(数据信息存储)、生物成像等方面的应用。该项目发展了功能性氰基苯乙烯类材料，探究了其聚集诱导发光、刺激荧光响应和化学传感机理。总之，我们从分子设计的理念出发，进行结构和性质相关性研究，系统开发了一类氰基苯乙烯衍生物，成功地将这类材料应用到电致发光、荧光传感和刺激响应等领域。该项目的研究成果为开发新的聚集诱导发光材料及其应用提供实验和理论帮助。