【摘 要】
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液晶兼具取向有序性和良好的流动性、温度、电磁等外界刺激响应性以及独特的光学性质,目前主要应用在显示领域(LCD)等。向列相液晶经手性发光掺杂剂诱导而成的胆甾相液晶(N*-LCs)具有序的超分子自组装螺旋结构,显示圆二色性以及手性放大效果,逐渐成为一种理想的圆偏振发光(Circularly polarized luminescence,CPL)材料。轴手性1,1’-联萘酚(BINOL)具有结构修饰的
【基金项目】
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国家自然科学基金委给予的项目51673093; 国家自然科学基金委给予的项目21674046;
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液晶兼具取向有序性和良好的流动性、温度、电磁等外界刺激响应性以及独特的光学性质,目前主要应用在显示领域(LCD)等。向列相液晶经手性发光掺杂剂诱导而成的胆甾相液晶(N*-LCs)具有序的超分子自组装螺旋结构,显示圆二色性以及手性放大效果,逐渐成为一种理想的圆偏振发光(Circularly polarized luminescence,CPL)材料。轴手性1,1’-联萘酚(BINOL)具有结构修饰的多样性、稳定的手性构型及很强手性诱导性,是目前手性发光材料的最佳手性源选择之一。本文构建了含手性联萘酚的N*-LCs的CPL体系,通过液晶体系可以放大材料的手性特征也可诱导非手性发光体系产生CPL信号。此外,利用直流电场调控初步探索了CPL发光液晶材料在LCD器件上的应用。主要工作如下:1.合成了一对具有AIE特性的手性联萘发光分子,并对其在溶液中的手性光学性质进行表征。这对手性小分子在溶液中几乎无圆偏振发光信号,通过将其以一定的浓度比例掺杂到向列相液晶N-LCs中,手性AIE分子能诱导N-LCs转化为具有超螺旋结构的胆甾相液晶。该液晶表现出较强的AI-CPL信号,gem最大值达±0.4。本工作的结果表明,手性AIE分子通过小掺杂比例可以诱导向列型液晶转化为胆甾相以及该胆甾相液晶具有显著的手性放大能力并发射出强的CPL信号的能力。2.设计了合成了基于手性联萘酚的Guest 1以及一类具有典型的AIE效应的非手性发光团Guest 2。利用液晶材料这一良好的自组装载体,构建了不同荧光发射具有高度有序的螺旋结构的三元N*-LCs自组装体。研究结果表明,AIE-N*-LCs自组装体发射非手性AIE染料的诱导CPL信号。其中,非手性AIE染料调节N*-LCs的发射波长,CPL方向由Guest 1诱导的N*-LCs体系决定,并具有显著的手性放大作用,能获得gem值高达1.42。该方法具有普遍性,为实现全波段CPL材料的设计提供了一种简便策略。3.设计合成两对基于手性联萘的D-A型(4-R/S-M1和4-R/S-M2)CPL发射体并掺杂到向列液晶(N-LCs)中以形成胆甾相(N*-LCs)。与N*-LCs-1(gem=-0.20/+0.26)相比,理论计算联萘骨架的二面角相对较小的4-R/S-M2,在N*-LCs-2中可以发出较强的CPL信号(gem=-0.83/+0.86)源于更加紧密的高螺旋结构。另外,通过施加的直流(DC)电场使胆甾相液晶发生相变效应(EPT),同时可以观察到N*-LCs中的可循环的CPL响应行为。这种利用电切换开关调控CPL信号的直流电场多稳态LCD奠定了CPL器件转成实际应用的理论基础。
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