激基复合物发光器件中三重激发态之间的湮灭过程

激基复合物中三重态湮灭形成单重态发光是一个相邻四分子间的相互作用过程,通常很难发生.本文通过近些年发展起来的有机磁效应这一灵敏的非接触式研究新方法,在单重态和三重态间的能量差(?EST)较小和给体分子三重态能量较高的激基复合物发光器件中观察到了三重态湮灭这一过程.器件光谱证明激基复合物激发态的形成,结果显示:温度大于100 K时,激基复合物器件的电致发光磁效应(?EL/EL)未呈现出高场下降现象;只有当温度降低到最低(20 K)时,器件才会呈现高场下降现象,且这一趋势,与器件的外加偏压(即注入电流密度)有关;?EL/EL随温度变化的这一趋势进一步证实了这一湮灭过程的存在.基于上述实验结果,初步探讨了在激基复合物发光器件中的三重态激发态间湮灭的形成条件.利用有机磁效应研究激基复合物发光器件中的微观机制对进一步提高器件的发光效率有重要的科学价值和潜在的应用前景.     

2,6-萘二甲酸二甲酯与苊形成的激基复合物

激基复合物在光化学的基础研究中占有主要地位。1987年,在匈牙利布达佩斯召开的第十三届国际光化学学术讨论会上,将光化学分为14个课题。如光谱学与理论光化学;光物理与多光子效应,选态过程和反应动态学,其中第五项就是激基缔合物和激基复合物,其所以如此重视激基复合物的研究,这是因为它是大多数光化反应的中间产物,它的形成、分解、发光对了解光化反应机理有极大的帮助。虽然国际上对此课题的研究十分活跃,但国内则属近期才     

聚N-乙烯咔唑和苯二甲酸二甲酯所形成的三分子激基复合物

一、引言 激基复合物是当前光化学领域中非常活跃的课题,特别是三分子激基复合物,它的偶极矩很大,极易分解成离子,产生自由基,因而更加引起人们的注意,但迄今为止,所发现的体系屈指可数,主要原因是不了解形成三分子激基复合物时需满足什么条件。本文的目的就是     

激基缔合物器件中三重态-三重态湮灭的反常温度依赖关系

激子型器件的电致发光磁效应(magneto-electroluminescence, MEL)已经被研究得比较透彻,而关于激基缔合物型器件的MEL还鲜有报道.本文制备了激基缔合物型有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLEDs),并测量了其在不同温度和注入电流下的MEL曲线.实验发现,激基缔合物型器件的MEL曲线由两部分组成:系间窜越过程决定的低场部分(|B|≤50 mT)和三重态-三重态湮灭(triplet-triplet annihilation, TTA)过程决定的高场部分(50mT|B|≤300 mT),表明在不同温度和注入电流下,激基缔合物型器件中始终存在可以产生延迟荧光的TTA过程.然而在某一固定注入电流下,激基缔合物型器件的TTA过程具有与激子型器件相反的温度依赖关系,即激子型器件的TTA过程在低温下发生并随温度降低而增强,但激基缔合物型器件的TTA过程在室温下发生并随温度降低而减弱.激基缔合物型器件中TTA过程的这种反常温度依赖关系很好地弥补了以往只有在低温下才能利用TTA过程来提高器件发光效率的这一不足.通过分析器件的能级结构、电流-电压-发光特性曲线和光谱可知,激基缔合物型器件中TTA过程的反常温度依赖关系与三重态激基缔合物较长的寿命和低温对激基缔合物形成的抑制有关.本文的研究结果对提高OLEDs的发光效率具有一定的指导意义.     

苯甲酸乙酯的光物理过程

激基复合物的形成是很多荧光猝灭的中间过程,也是光化学反应和生物分子的光化学转变的中间状态,并且是有机光导体光生载流子的中间体,因此激基复合物的研究是一个十分活跃的领域。但对于有机分子和无机酸分子之间相互作用形成激基复合物,特别是形成三分子激基复合物还极少报道,而这一过程对深入了解生物分子的光化学转变,光合作用机理等有着重要的意义。本文研究了苯甲酸乙酯的光物理过程,发现了苯甲酸乙酯浓溶液可以形成激基缔合物。苯甲酸乙酯不仅能与硫酸分子作用形成1∶1的双分子激基复合物,还可以和硫酸分子形成2∶1的三分子激基复合物。并讨论了形成三分子激基复合物的两种途径。     

激基复合物的溶剂效应

分子受光激发以后,变成激发态的分子,在回到基态之前,可以与相同的基态分子相互作用,形成激基缔合物(Excimer),也可以与不同的基态分子相互作用形成激基复合物(Exciplex)。由于在光化反应和光电导过程中,激基复合物常常成为中间产物,因而受到人们的重视。weller提出形成激基复合物伴随有电子的转移,因此随着溶剂极性的增强,有离子形     

三重态激子在不同荧光染料掺杂体系中的湮灭过程

室温下,在红色荧光染料掺杂的有机发光器件ITO/N,N′-bis(naphthalen-1-y)-N,N′-bis(phenyl)benzidine(NPB)/tris(8-hydroxyquinolato) aluminum (Alq3):4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p-dimethylaminostyryl-4H-pyran(DCM)/Alq3/LiF/Al中,观察到发光随外磁场的变化(即磁致发光)表现为刚开始的快速增加,在~50mT处达到最大后,随着磁场的进一步增加,又呈现出减弱的特点(即高场效应);而且,器件的掺杂浓度越高、所加偏压越大,该高场减弱就越明显.但在另一类绿色荧光染料5,12-dihydro-5,12-dimethylquino[2,3-b]acridine-7,14-dione(DMQA)的掺杂器件中,磁致发光的高场部分则是在~50mT后增加变缓并逐渐趋于饱和.分析结果表明,Frster能量转移过程占主导发射的DMQA掺杂器件,不利于染料分子上三重态激子的形成,从而,通过三重态激子对(triplet pairs)湮灭产生单重态激子(triplet-triplet annihilation,TTA)的过程不易发生;但在载流子陷阱效应参与发射的DCM掺杂器件中,室温下在染料分子上就可以形成寿命较长的三重态激子,增加了发生TTA过程的几率.因此,基于掺杂器件中两种不同的发射机制,外加磁场对有机发光中三重态激子对(T…T)的演化表现出了不同的调控作用.     

竹红菌甲素激发态结构——激基缔合物和激基复合物

竹红菌甲素(Hypocrellin A,简称HA)是我国首先发现并应用的一种高效光敏剂,并已用来治疗某些顽固性皮肤病.它是从天然资源中分离的一种苝醌颊衍生物(分子式C_(30)H_(26)_O_(10)).作为外源醌,它有可能发展成为一种抗癌药物.关于HA激发态特征已有一些报道.众所周知,激基缔合物的光谱特征是在激发态单体荧光峰的红侧有一个新的,依浓度而变化的无振动结构的宽峰,但由于在极稀HA溶液中,     

激子态和电荷转移态共存的聚合物发光器件中单重态与三重态之间的自旋混合过程

在poly[{9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alto-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene}](PFOPV)发光材料中同时存在激子态和电荷转移态的辐射退激过程.本文制备了基于PFOPV的发光器件,并以发光和电流的磁场效应为手段研究了这2种发光过程的微观差异.实验发现,在室温下,载流子注入平衡器件的磁电致发光表现为负效应,而非平衡器件的磁电致发光表现正效应;低温下,平衡器件的磁电致发光会随着注入电流的增加出现由负到正的转变,但磁电导却始终呈现为负值.磁效应与载流子注入情况、温度和注入电流的这些依赖关系可归结为两发光过程在器件中相互竞争的结果.分析表明两过程磁效应的差异是由超精细相互作用诱导的系间窜越和反系间窜越作用共同引起的.本研究工作证明了电荷转移态对提高荧光有机发光器件的发光效率具有重要的参考价值.     

2,6-萘二甲酸二甲酯与1,2-二苯乙烯形成的激基复合物

自从Weller在1963年发现激基复合物以后,近廿年来,对激基复合物的研究有了极大的发展,因为它在光化反应中起着十分重要的作用。已经知道,当形成激基缔合物(Excimer)时,需要形成夹心面包式的结构,但是当形成激基复合物时,给体和受体之间是否有几何构形     

基于钌复合物和多晶三氧化钨的电致变色近红外光衰减器

组装并表征了一种基于双核钌复合物/多晶三氧化钨的电致变色近红外光衰减器. 实验结果表明, 用钌复合物的溶液作为多晶三氧化钨的配对电致变色材料可以提高器件的性能. 与不含钌复合物的光衰减器相比, 基于钌复合物/多晶三氧化钨的器件对1550 nm波长光的调制能力可以从19.1 dB提高至30.0 dB, 电致变色效率从29.2 cm²/C提高至121.2 cm²/C.     

基于蒽的高效率π-π作用双分子发光:激基缔合物再认识

在有机π-共轭分子固体发光材料中,强分子间π-π相互作用通常猝灭发光.然而,在蒽衍生物晶体中,我们发现了一类高效率、长寿命的蒽π-π作用双分子发光体系,并揭示了其高发光效率的本质:一方面,发光态等同于激基缔合物,压缩的双分子激发态π-π面间距离增强了体系刚性,降低了非辐射跃迁速率;另一方面,离散的二聚体π-π堆积结构导致了单一的、纯净的双分子发光态,避免低能量陷阱的"暗态"形成,有效地抑制了非辐射能量转移.本文不仅提出了基于蒽的高效率双分子发光材料的分子结构设计策略,成功地构筑了固体中离散的蒽二聚体π-π堆积结构,而且展望了超分子发光材料的最新进展、存在问题和应用前景.通过分子(堆积)结构-激发态性质-发光性能之间的关系研究,发展新一代超分子发光材料的新概念、新原理与新应用.     

聚四亚甲基醚对苯二甲酸酯与苯的激基复合物的形成

生色团的激发态在溶液中与苯分子相互作用形成激基复合物;同样,对苯二甲酸二甲酯(以下简称DMTP)分子的激发态也能在溶液中与苯分子形成激基复合物。图1中(a)(b)分别为DMTP和PTMGT的乙酸溶液加入不同量的苯后的荧光光谱图     

咔唑类化合物与对苯二甲酸二甲酯所形成的激基复合物

咔唑是典型的杂环化合物,聚N-乙烯基咔唑又具有光导性,因此对咔唑类化合物性质的研究吸引了很多人的注意,在1978年,Guillet等人曾报道乙基咔唑(EtCz)与对苯二甲酸二甲酯(DMTP)可以形成激基复合物,但我们发现DMTP仅能淬灭咔唑的荧光,而不能与咔唑形成激基复合物,因此本文将系统研究甲基咔唑(MeCz),乙基咔唑(EtCz),丙基咔唑(PrCz),丁基咔唑(BuCz)与DMTP之间的相互作用,另一方面我们曾经提出当给     

三重态激子浓度对激子-电荷反应中散射和解离过程的调控

制备了4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)掺杂4,4′-N,N′-dicarbazolebiphenyl(CBP)的有机发光二极管器件,并利用有机磁电导(magneto-conductance,MC)作为一种灵敏的探测工具,研究了器件的载流子传输特性.发现器件的MC随注入电流、温度和掺杂浓度的变化呈现出正、负磁电导效应,正磁电导和负磁电导分别由三重激发态与电荷反应(triplet-charge interaction,TQI)中的散射过程与解离过程所引起.研究表明,器件中TQI的散射和解离过程共存时,注入电流、工作温度和掺杂浓度都是通过改变三重态(triplet,T)激子的浓度来调节磁电导使其发生正负转变,即T激子浓度对TQI中的散射过程和解离过程有不同的作用:T激子浓度越大,TQI中载流子的散射通道越易占主导作用,此时器件呈现出正磁电导效应;反之,T激子浓度越小,TQI中三重态激子的解离通道越易占主导作用,此时器件表现出负磁电导效应.本工作为有机磁电导效应的有效调控提供了一条新途径,也加深了对有机光电器件中电荷与激发态间相互作用的理解.     

掺杂浓度和温度对有机延迟荧光磁效应的影响

在基于电荷转移(charge transfer,CT)态的发光器件中,CT态的演化及其相互作用对器件发光有重要影响.将分子内CT态材料4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran(DCJTB)以不同浓度掺杂于磷光主体材料1,3-bis(9-carbazolyl)benzene(m CP)中,通过测量器件电致发光的磁场效应(magnetoelectroluminescence,MEL),来研究器件中CT态及其相互作用.在±500 m T的磁场范围内,MEL曲线展示出奇特的变化:当掺杂浓度从高浓度(20%)降至低浓度(5%)时,低场部分从正转变为负;而高场部分没有明显的浓度依赖关系,均表现为缓慢下降.另外,在不同温度下MEL高低场部分的幅度都有很大变化.这些变化表明,器件中存在CT态的系间窜越、反向系间窜越过程,以及CT态间的湮灭过程,且这些过程受到掺杂浓度和温度的影响,导致延迟发光的变化.     

利用有机磁效应探究基于DCJTB电荷转移态发光器件的微观机制

能量转移(energy transfer,ET)和直接电荷捕获(direct charge trapping,DCT)是掺杂型有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)中两种相互竞争的微观过程.最近研究表明,磁电致发光(magnetoelectroluminescence,MEL)可作为探测OLED中微观机制的有效手段.本文以电荷转移(charge transfer,CT)态材料4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久罗尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃(4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran,DCJTB)为客体,以具有不同三重态激子能量的三(8-羟基喹啉)铝、4,4-二(9-咔唑)联苯(4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl,CBP)和2,4,6-三[3-(二苯基膦氧基)苯基]-1,3,5-三唑(2,4,6-tris[3-(diphenylphosphinyl)phenyl]-1,3,5-triazine,PO-T2T)为主体制备了3种OLED,并测量了它们的MEL.实验发现器件的MEL都由低场(|B|5 mT)和高场(5 mT≤|B|300 mT)两部分组成,其高场部分均表现为由三重态激子-电荷反应和三重态激子对湮灭导致的随磁场正相关或负相关的MEL.但它们的低场变化则完全不同:Alq3:DCJTB器件表现为主体极化子对(polaron-pair,PP)的系间窜越过程(PPT)导致的正MEL,而CBP:DCJTB器件和PO-T2T:DCJTB器件则表现为客体电荷转移态的反向系间窜越过程导致的负MEL.这两类器件分别对应ET和DCT过程,再加之主体三重态能级的高低对反向系间窜越过程的影响,从而导致不同器件中多变的MEL线型;另外,低温环境更有利于DCJTB中三重电荷转移态参与的反向系间窜越和三重态激子对湮灭过程的发生.本研究工作对基于DCJTB发光器件的内部微观机制有了更深入的理解.     

以聚乙烯亚胺作为电子注入层的有机-无机复合发光器件

聚乙烯亚胺(PEIE)能有效地提高有机-无机复合发光器件中氧化锌对发光聚合物特别是具有较低电子亲和势蓝色发光聚合物的电子注入效率,以PEIE作为电子注入层的有机-无机复合发光器件具有与采用低功函数金属阴极的传统结构器件接近的发光效率.有机-无机复合磷光器件的外量子效率为19.1%,为目前该类器件的最高效率.     

局域表面等离激元增强荧光研究进展

金属表面增强荧光现象,即表面等离激元与荧光分子、原子、量子点等发光体系的相互作用,是许多应用研究的基础科学问题.近年来该领域在实验和理论方面都取得了很大的进展.研究表明,金属表面等离激元共振不仅能够增强分子的激发过程,也能强烈地调制分子荧光的发射过程,如影响发光的量子效率、弛豫寿命和发射方向等.通过设计微纳金属结构,局域表面等离激元可以有效地改变分子所处的介电局域电磁场环境,进而影响和调控荧光分子的自发辐射过程.实验研究从初始的集体平均性观测,目前已经发展至单纳米结构和单分子水平,从而克服了传统测量中的平均效应,并做到实验测量和理论模拟的有机结合,对揭示单个纳米颗粒层次上的光物理基本规律具有重要意义.本文主要介绍近期与局域表面等离激元增强荧光相关的重要研究进展,具体为表面增强荧光的发光强度、光发射角分布、荧光光谱、荧光弛豫寿命及偏振等方面.     

一类新的表面活性剂——长链烷基三苯基鏻盐

含有荧光团的分子在溶液中簇集时,荧光团的局部浓度增大,互相间产生合适的几何关系,在荧光光谱上出现激基缔合物(excimer)或激基复合物(exciplex)荧光峰。这已显示出在研究溶液中分子的簇集时的重要作用。吴世康等曾报道在亲油基团中含有芳基的表面活性物质溶液在胶束形成过程中可观察到激基缔合物荧光,由此作为胶束形成的标志。最近