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新型颜色可调谐的纯有机单组分聚合物超长发光材料的设计、合成及性能研究

批准号:
22075187
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
卢志云
依托单位:
学科分类:
有机功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
卢志云

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高性能的纯有机超长发光(UOL)单组分聚合物材料将给材料、生物、医学等领域带来重大技术变革。但受限于其单一的超长有机室温磷光(UORTP)工作机制,现有的单组分UOL聚合物的发光颜色尚不够丰富,发光寿命还需大幅延长。本项目针对上述问题,创新性地提出在现有的UORTP机制中,额外引入有机长余辉发光(OLPL)机制中的电荷分离和电荷复合过程,从而能在大幅延长其发光寿命的同时,赋予单组分UOL聚合物可理性调谐的发光颜色。为实现上述“UORTP + OLPL”的超长发光新机制,本项目还提出了一种超长热激活延迟荧光单分子化合物的新构建策略,从而能在其基础上,理性设计、开发出具有多种发光颜色的高性能单组分UOL聚合物,并深入研究其构效关系,探究UOL材料的超长发光机制。本项目的实施有望为UOL材料的开发提供新思路,为传感、生物成像及诊疗、光动力治疗等领域提供新材料,为UOL材料的构效关系提供新认识。
英文摘要
The development of high-performance purely organic ultra-long luminescence (UOL) single-component polymers will promote great technological innovations in material, biology and medicine sciences. Yet currently, single-component polymer UOL materials suffer from unrich luminescence color and unsatisfactory luminescence lifetime, which should be ascribed to their mere ultra-long organic room temperature phosphorescence (UORTP) working mechanism. In view of these problems, herein, we propose a novel working mechanism for UOL materials, i.e., the incorporation of extra charge separation and charge recombination processes, which are characteristic processes of organic long-persistent luminescence (OLPL) materials, into UORTP materials. By integrating the advantages of UORTP and OLPL mechanisms, single-component UOL polymers with significantly prolonged luminescence lifetime and enriched and tunable luminescence color might be developed. Moreover, due to the lack of currently available single- molecule ultra-long thermally activated delayed fluorescence (UL-TADF) luminogens, which is a key prerequisite for acquiring UOL materials based on this “UORTP + OLPL” working mechanism, herein, we also propose a novel construction strategy for single-molecule UL-TADF fluorophores to enable the successful development of high-performance color-tunable single-component UOL polymers. Furthermore, through in-depth studies on structure-properties correlations of these materials, the long luminescence mechanism of UOL materials might be unveiled. The implementation of this project is expected to provide new ideas for the development of UOL materials, to provide new materials for sensing, photodynamic therapy, and bio-imaging and diagnosis areas, and to gain new insight to the structure-properties correlations of UOL materials as well.
能集高余辉效率和长余辉寿命于一身的聚合物纯有机长寿命发光(UOL)材料目前较少。而如能基于“超长室温磷光(UORTP)+ 有机长余辉发光(OLPL)”的双重机制来构建出聚合物UOL材料,则有望能获得兼具长余辉寿命、高余辉效率、余辉颜色可调性能的高性能UOL材料。本项目以开发基于“UORTP + OLPL”机制的高性能聚合物UOL材料为主要研究内容,不但获得了多种高性能聚合物UOL材料,而且还探索出了高性能的磷光基元母核结构单元及UORTP材料的理性构筑策略,取得了如下重要研究结果:1)开发出了一个高性能的磷光基元母核单元——7H-苯并[c]咔唑,其在环境条件下的磷光寿命(τPh)可长达1.57 s,磷光效率(φPh)可达12.4%。2)开发出了颜色能涵盖整个可见光区的高性能聚合物UORTP材料,其中绿光局域激发态型(3LE)聚合物UORTP材料的τPh长达1.92 s,φPh可高达30%,红光3LE-UORTP聚合物的τPh可达0.5 s,φPh可高达12%,均成功跻身于目前综合性能最好的绿光和红光聚合物UOL材料之列;而黄光和橙光电荷转移型(3CT)聚合物UORTP材料的τPh则可超过0.2 s,φPh可超过25%,多次刷新了3CT-UORTP材料的τPh记录,是目前性能最好的聚合物3CT-UORTP材料。3)开发出了基于“UORTP + OLPL”双重余辉机制的聚合物UOL材料,其余辉持续时间能超过12 min。4)建立起了高性能磷光母核结构单元、UORTP分子及“UORTP + OLPL”型聚合物UOL材料的理性构筑策略。此外,我们还提出了“3ππ*→1nπ*过程介导的高能级反系间窜越(hRISC)过程”的三重态激子转化利用的全新机制;发现可通过构建具有D-A-D’骨架结构的反系间窜越(RISC)化合物来简单、高效地获得高性能有机发光二极管材料;开发出了一种低成本、高准确度的光致发光寿命测试新方法。通过上述工作,不但建立起了“UORTP + OLPL”类聚合物UOL材料的理性构建策略,还获得了多种颜色可调的高性能聚合物UOL材料。本项目的实施为高性能聚合物UOL材料的开发提供了新思路,为理解材料的分子结构与长余辉性能的内在联系提供了新认识。
以“RISC为主,TTA为辅"的新机制高效利用三线态激子的深蓝光OLED材料的设计、合成及性能研究
  • 批准号:
    21672156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    卢志云
  • 依托单位:
基于扭曲的分子内电荷转移机理的新型聚集诱导发光分子的设计、合成及性能研究
  • 批准号:
    21372168
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    卢志云
  • 依托单位:
多重氢键自组装铱配合物电致磷光材料的设计合成和性能研究
  • 批准号:
    21072139
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    卢志云
  • 依托单位:
新型电致磷光铱配合物的设计合成和性能研究
  • 批准号:
    20872103
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    卢志云
  • 依托单位:
国内基金
海外基金