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.     

蒽衍生物的电子结构和光谱性质

运用实验和量子化学计算方法对两个蒽衍生物9, 10-二苯并咪唑基蒽(DBMA)和9,10-二吡啶基吡咯基蒽(DAA)的电子结构和光谱性质进行了研究, 循环伏安和微分脉冲极谱的数据表明, 在蒽的骨架侧位上分别引入苯并咪唑和吡啶基吡咯基团, 会影响DBMA和DAA的电化学行为. 相对于蒽, DBMA和DAA的吸收光谱和发射光谱均发生红移, 它们位于蓝-绿光区的发光具有很高的量子效率(90%). 在B3LYP/6-31G水平上的理论计算揭示出所引入的侧位取代基对分子的电子结构产生了影响, 这导致分子接受电子能力的增加和HOMO-LUMO能级差的下降. 这也是DBMA和DAA的发光红移到蓝绿光区的原因. 理论研究还指出, DBMA和DAA的非平面几何结构是它们高发光效率的根本原因.     

氮杂芪唑盐单层LB膜修饰的ITO玻璃电极上的光电响应研究

近年来,我们发现一些染料分子表现出了多性能性,如Squaraine,它不仅具有相当好的非线性光学性质,而且因具有好的光电性质已成为材料进入应用,我们在研究多种染料体系中同时发现了它们优良的二阶非线性光学性质和光电化学性质,本文研究的氮杂芪唑盐是专为研究分子的二阶非线性活性理论而设计的一个化合物,它具有比Squaraine更好的二次谐波产生能力,我们对其作为光电材料的光电化学性质进行了研究,并就其光电转换的可能机理进行了探讨,在仿生材料中,LB膜方法是一种极为恰当和有效的方法,它有望克服无机固体器件的体积限制而产生新的功能.     

功能化茂铁巯基共轭分子的合成与电化学性质

共轭有机低聚物由于其多样性、易修饰性等优良性质已被广泛应用于分子导线的设计与合成.单分子的组装与光电性能是共轭有机分子研究的重点与难点.含寡聚苯撑乙炔(OPE)构筑块的单分子自组装膜由于其良好的光电性能,已被大量地用于共轭分子导线的电子传递性能研究.二茂铁基团的引入,大大扩展了单分子自组装膜(SAMs)的电化学性质和应用范围.本文重点介绍了近十几年来含巯基(或乙酰巯基)茂铁共轭分子体系的结构与光电性质,并对其未来的发展进行了展望.     

对-硝基苯乙烯基苯胺的光谱特性与簇集作用

近年来,一些具有分子内电荷转移特性的共轭π-电子体系化合物以其独特的结构及光物理光化学性质引起了光化学家的重视.这类化合物的光谱对环境有很强的依赖性,一般都是溶剂显色型化合物,其激发态偶极矩往往大于基态偶极矩.这些在光作用下表现出来的独特性质与行为,使之有可能成为新一代的光功能材料,如荧光探针、激光染料、有机非线性光     

苯多烯基苯基酮系列化合物的UPS研究

苯多烯基苯基酮是一类属于三岔共轭体系的系列化合物,它是由三个共轭基团或三个共轭键通过一个原子或基团联接起来的分子。许多含有羰基和芳香环的化合物就是典型的三岔共轭化合物。文献[1—3]在研究共轭同系线性规律中合成并研究了这种三岔共轭系列化合物中有规律的电子吸     

棉铃虫性信息素与其单氟取代物分子叠合及生物活性研究

利用计算机辅助分子叠合计算对棉铃虫性信息素主要组分之一(Z)-9-16-碳烯醛的单氟取代物进行了叠合比较, 初步研究了化合物的结构-活性之间的关系. 结果表明, 对单氟取代来说, 在离分子官能团最远处的取代所得取代物与原来的分子结构最为近似, 并合成了该化合物. 经过触角电位测定, 与(Z)-9-16-碳烯醛活性基本相当, 二者之间无显著性差异.     

有机电致发光化合物及其金属配合物的合成及发光性质

合成了2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-3,3-二甲基二氢吲哚(1), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-苯并噁唑(2), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-苯并噻唑(3), 4,4′-(1,4-苯基二乙烯基)双-喹啉(4), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-喹啉(5), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-1,3,3-三甲基二氢吲哚盐酸盐(6), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-1-氢-3,3-二甲基二氢吲哚盐酸盐(7), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-8-乙酰氧基喹啉(8), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-8-羟基喹啉(9)及9的铝配合物(10)和锌配合物(11). 测定了化合物6的晶体结构. 研究了合成化合物的电致发光性质. 化合物1的最大发光波长为575 nm, 阳离子型发光化合物最大发光波长红移至607 nm (6)和611 nm (7). 化合物9的最大发光波长为567 nm, 桥联多核金属配合物最大发光波长红移至605 nm (10)和610 nm (11). 研究结果表明: 通过改变分子结构, 改变分子上的电子分布, 从而改变其发光性质, 使发光波长发生较大位移. 热分析显示金属配合物10和11比有机化合物分子具有更高的热稳定性, 作为电致发光材料, 其可使用温度范围更大.     

碗状共轭分子的合成及物理和化学性能

发展新型有机共轭分子是构筑有机光电功能材料的基础创新点之一.有机共轭分子中碳原子(或者杂原子)主要采取sp~2或sp杂化,因此它们主要呈现平面结构.与平面共轭体系相比较,曲面共轭分子(比如富勒烯和碗状分子等)展现出独特的物理和化学性质.本文对碗状分子的化学合成及物理和化学性质进行了综述,主要包括碗状分子的两个基本结构单元"荧蒽烯(corannulene)"和"素馨烯(sumanene)"的化学合成历程、化学修饰,尤其是主族元素对于共轭体系的掺杂引起的物理和化学性能的变化.     

取代10H-吡啶并[1,2-a]吲(口朶)盐光谱特性与结构的关系

取代10 H-吡啶并[1,2-a]吲哚盐可用作光敏染料和荧光增白剂。其性能与光谱性质密切相关,因此,研究光谱特性与结构之间的关系,对于此类化合物的合成设计有着重要意义。作者对已合成的九种(1—9)系列型化合物的紫外吸收光谱和荧光发射光谱进行了研究,发现在题示化合物的8-位引入共轭基团,能使最大吸收波长λ_(max)和最大发射波长λ_(em)发生     

铁钌双核配合物的合成及其谱学性质研究

近年来,以钌为中心的光诱导分子内电子转移反应引起人们的极大兴趣。这种由简单分子的适当组装所形成的超分子体系中可能出现十分重要的光诱导电子和能量转移过程。在分子器件和生物过程的基础研究中具有重要意义。本文报道从4,5-二氮芴-9腙和二茂铁醛的缩合物以及顺式-Ru(bpy)_2Cl_2出发,成功地合成了二-六氟磷化双(2,2'-联吡啶)4,5-二氮芴-9腙缩二茂铁醛合钌配合物1,并对它的谱学性质进行了研究。     

有机化合物电子理论的一些新趋势

用分子的电子结构解释化合物的各种物理化学行为,是当代理论化学的重要任务.量子力学还仅限于对π电子体系的研究,对σ电子体系则显得无能为力.介电子沿σ键的移动是遵守静电法则的,所以根据分子中原子或基团的静电诱导效应解释分子中结构与化合物的性质的关系已有不少报道,例如英国学派所拟定的化学活性次序、Taft 极性取代常数,以及做为评价诱导效应的标尺的相对电负性和蒋明谦等的饱和烃及其衍生物的基团诱导效应指数.     

2,6-薁和双噻吩酰亚胺共聚物的设计合成及载流子传输性能

本文通过聚合单体的理性设计和直接芳基化聚合策略,实现了薁基聚合物主链中薁单元偶极取向排列方式的精准调控,合成了3个基于2,6-薁和双噻吩酰亚胺的共轭聚合物P(AzBTPD-1)、P(AzBTPD-2)和P(AzBTPD-3),其主链中薁单元偶极排列方式分别为无规、偶极相反和偶极高度一致.通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法对聚合物的光谱和电化学性质进行研究.基于3个聚合物的有机场效应晶体管(OFET)器件均表现出n-型半导体特性,其中薁单元偶极取向排列高度一致的聚合物P(AzBTPD-3)表现出最优的器件性能,电子迁移率可达0.027 cm²V^-1s^-1.本工作精准调控了2,6-薁共轭聚合物主链中薁单元偶极取向的排列方式,为薁基聚合物的合成化学和结构-性能关系研究提供了新思路.     

有机二阶非线性光学材料综合性能的优化策略

二阶非线性光学材料在激光技术中发挥着非常重要的作用,寻找综合性能优良的有机二阶非线性光学材料一直是材料和光学领域的前沿方向.目前的研究重点主要在于合成具有高二阶非线性光学效应和取向稳定性以及低光学损耗的非线性光学高分子材料,以更好满足高性能光学器件的制作要求.近几十年来,在多种分子模型及理论计算的支持下,科学家相继开发出许多行之有效的策略和方法,在这一领域取得了多方面重要的开拓性研究进展.本文首先介绍有机二阶非线性光学材料的核心构筑单元——生色团的设计与优化,阐述了共轭桥和电子给受体的结构对其微观二阶非线性光学性质的影响;然后结合“位分离”原理和“合适间隔基团”概念,总结了有效转换生色团的微观二阶非线性光学性质到材料宏观二阶非线性光学性能的策略和方法.在此基础上,围绕此类材料中存在的“非线性-稳定性”矛盾以及“非线性-透光性”矛盾探讨了综合性能优化的策略,从多角度归纳了分子设计的基本原则与改进方案以及分子聚集结构调控的有效途径.最后,针对该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

四氯化碳中的9,10-二氰基蒽敏化光氧化反应

氰基芳香化合物的光敏反应一般来说是通过敏化剂的单线态,以其电子转移的化学为特征的。Foote首先发现那些不能与单线态氧(~1O_2)反应的贫电子烯烃,如二苯基乙烯,四苯基乙烯等,在乙腈中用9,10-二氰基蒽(DCA)或9-氰基蒽(CNA)作敏化剂时,能发生电子转移光氧化反应,通过负氧离子基中间体,生成其相应的氧化产物:     

光致激发态络合物

近年来随着无机光化学的发展,人们正在深入研究络合物的光物理和光化学过程.由于光致激发态络合物有良好的能量转移和电子转移特性,有活泼的化学反应活性,所以它可作为一种很好的感光材料、光电转换材料和荧光材料而被广泛应用.同时,激发态络合物能进行基态络合物所不能进行的很多光化学反应,这为合成新的原子簇化合物和其他各种化合物提供了一个新方向.一、络合物的激发态要了解络合物的光物理和光化学过程,就要搞清楚络合物在基态和各激发态的电子结构.对过渡金属     

二维碳石墨炔研究进展与展望

石墨炔是由二炔键将6个苯环共轭连接形成的具有二维平面网络结构的全碳分子,其sp与sp2杂化态的成键方式决定了它的独特分子构型,使其具有优异的电学、光学和光电性能,在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景.自2010年被成功合成后,石墨炔的研究吸引了不同领域科学家的广泛关注,已经在石墨炔的理论预测、合成方法及应用方面开展了大量研究工作,使石墨炔研究稳定地进入了一个较快发展时期,并正在形成了一个新的研究热点和领域.本文总结了石墨炔近3年来的最新研究成果,重点描述了石墨炔的电学、电化学和催化性质及功能化等方面的研究进展,并对未来的研究进行了展望.     

双核片状Mo-Fe-S原子簇的定域化研究

固氮酶的活性中心与Mo-Fe-S原子簇有关。人们已经合成了一系列的Mo-Fe-S原子簇化合物,并且对其进行了各种近似程度的量子化学研究,但是至今还缺少对化学键性质的直接计算研究。本文将通过对[S_2MoS_2FeCl_2]~(n-)(n=2,(1a);n=3,(1b))和[S_2MoS_2Fe(NO)_2]~(2-)(2)的正则和定域分子轨道的计算研究,直接得到分子中的化学键性质,配体的配位电子数,从而验证其电子结构规则。     

高效负β薁类视黄醛质子化Schiff碱生色团

利用半经验量子化学方法对薁类视黄醛及其衍生物的电子性质和二阶非线性光学特性进行了理论研究. 结果表明, 2位取代薁类视黄醛质子化Schiff碱具有极大的负一阶分子超极化率(β)值和良好的透明性, 其｜μβ｜ 值已达10?44 esu, 接近文献报道的合成生色团的最大值. 对其电子性质的分析表明, 其非线性源于分子中极大的基态偶极矩与激发态偶极矩之差, 由此带来的负溶剂化变色效应很好地解释了其在极性溶剂中吸收蓝移的特性.     

稀土-冠醚络合作用的电化学研究——铕(Ⅲ)与18-冠-6络合物的极谱行为

自1967年Pedersen合成冠醚化合物以来,各种冠醚化合物的合成和它们同碱金属、碱土金属及稀土元素的络合物的研究已有不少报道,其中多数是在有机溶剂中合成固体络合物并研究其物理化学性质,而研究水溶液或混合溶剂中络合物性质的很少,尤其是用极谱法研究的更少,因为多数的冠醚和稀土离子在极谱上是不能还原的。但是稀土离子是能与某几种冠醚络合的,为了能在极谱上观察到络合物的形成和研究其性质,我们首先在丙酮溶液中研究了铕(Ⅲ)与18-冠-6络合物的极谱行为。