基于联萘的手性发光材料的合成与圆偏振发光性质研究

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圆偏振发光(Circularly polarized luminescence,CPL)是指手性发光体系的荧光发射具有左右圆偏振的不对称性,圆偏振光谱体现分子激发态手性结构信息。圆偏振发光在有机发光二极管、3D显示、信息存储与处理、自旋信息通讯和生物检测与探针等领域具有广阔的应用前景,因此关于圆偏振发光材料的研究越来越受到关注。本文以联萘酚作为手性源构建圆偏振发光材料,通过不同的结构修饰来研究联萘对发光团的手性传递机制,从而获得更大的发光不对称因子。此外,初步探索了圆偏振发光材料在电致发光器件上的应用。主要工作如下:1.合成了三组不同二面角的手性联萘单体和荧光团BODIPY单体,然后通过钯催化的Sonogashira偶联聚合反应得到三组手性共轭高分子,并对其在溶液中的手性光学性质进行表征。这三组手性共轭高分子在四氢呋喃溶液中都能显示出强科顿效应和圆偏振发光信号,通过对联萘酚羟基的不同取代基的修饰来改变联萘的二面角的大小,进而调节吸收和发射的不对称因子。这三组手性共辄高分子中联萘的二面角越小,吸收和发射的不对称因子越大,理论计算模拟得到的结果与实验相吻合。2.设计合成了基于手性联萘酚的磺酸钠盐和基于荧光团芘的非手性吡啶季铵盐,在甲醇-水体积比为1:1的混合溶剂中通过静电作用和π-π堆积作用形成手性超分子自组装体,并通过红外光谱、紫外光谱和荧光光谱等对手性超分子自组装体进行表征。手性超分子自组装体在其吸收和发射峰处显示出强圆二色吸收和圆偏振发光信号,发光不对称因子达到0.079。扫描电子显微镜显示手性超分子自组装体的形貌为螺旋纳米棒,证明有序的手性组装结构可以有效增强手性光学性质。3.设计合成基于手性联萘的联吡咯配体,通过与Zn2+的配位,成功合成手性联吡咯锌配合物高分子和模板单体。通过光电子能谱、紫外吸收和荧光发射光谱对手性锌配合物进行表征。圆二色吸收和圆偏振发射光谱显示,相比于配合物单体,配合物高分子显示增强的手性光学信号,并且发光不对称因子达到9 ×10-3。核磁图谱显示,手性联萘向锌配合物的手性传递来源于空间位阻效应,高分子的刚性链结构能够有效增强手性传递。4.通过在手性联萘酚的共辄骨架上引入给体-受体结构,合成了两对具有热活性延迟荧光性质的手性小分子。光物理性质研究显示,两个手性小分子在四氢呋喃-水溶剂体系中显示聚集诱导发光性质,在掺杂的薄膜态中显示热活性延迟荧光性质。手性光学性质研究结果表明,具有刚性共轭结构的手性小分子显示出圆偏振发光活性,表明刚性共轭结构有利于手性传递。以圆偏振发光活性的小分子作为发光层,制备得到圆偏振有机发光二极管器件。该器件能够展现较高的亮度和效率,以及不对称因子达到1 × 10-3的圆偏振电致发光信号。
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