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近日，香港科技大学唐本忠院士团队在《Chemical Science》发表了题为“Dual fluorescence of tetraphenylethylene-substituted pyrenes with aggregation-induced emission characteristics for white-light emission”的文章。在该工作中，作者在前期芘化学知识与分子设计基础上，提出了利用芘环的特殊电子结构，构建了一类具有AIE性质的双荧光发射单分子白光材料。 引言 白光是多种光色的混合，覆盖整个可见光范围。白光有机发光器件由于具有制备工艺简单、成本低以及易于大面积加工和柔性弯曲，在固体照明、全彩显示等方面有很好的应用前景，吸引了学术界和工业界的广泛关注。 目前，有机固体白光发光材料和器件通常是通过以下两种策略实现：红、绿、蓝三基色混色法和蓝黄色光互补法。具体操作上，混色法是将红、绿、蓝三种发光材料按一定比例直接混合获得白光；而互补法则相对灵活，可以直接混合蓝光和黄光两种独立发光的荧光和荧光或者荧光和磷光发光基团组成的互补发光体系。在这些方法中，单分子白光化合物往往能得到高效稳定的白光有机发光二极管(WOLEDs)，这类材料具有工艺流程简单、效率高等优点，得到了人们的广泛关注。但是单分子白光材料，尤其是小分子白光材料的报道相对较少。主要是由于单分子白光化合物体系中，不同的发光基团容易发生分子内/间的能量或电荷转移和电子离域，不能有效的获得单分子白光材料。 近日，香港科技大学唐本忠院士课题组在前期芘化学知识与分子设计基础上，提出利用芘环的特殊电子结构，构建了一类具有AIE性质的双荧光发射单分子白光材料。 芘分子是一类新颖的大-π的芳香烃类化合物，课题组成员前期在芘化学领域做了大量的基础研究工作。研究表明：芘的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）的节面点（nodal plane）通过2-和7-位的碳原子，并与芘环所形成的平面相互垂直。这个节面点的存在，产生了许多有趣的光物理性质。比如，在2-和7-位引入取代基团，其产生的电子效应对芘分子的影响远远小于1-, 3-, 6-和8-位的取代。基于此现象，该研究团队利用芘作桥，利用钯催化偶联反应，设计合成了一系列2,7-位四苯基乙烯（TPE）取代的芘类衍生物（TPE-Pys），该类化合物表现出明显的聚集诱导发光性质。实验表明：在芘的2-和7-位分别引入具有蓝光发射和黄光发射的TPE取代基团，获得了一种2,7-不对称芘类衍生物，该化合物能够在THF/水混合溶液形成聚集态，并形成双荧光发射现象，通过调节四氢呋喃和水混合溶液的体积比（fw达到80%时），能够有效的获得白光发射 (CIE: x =0.30, y = 0.41)。同样的，当芘的1-位被具有黄色荧光的TPE基团所取代，利用芘的深蓝荧光性质与具有黄光的TPE基团结合，也能够获得双荧光发射，当四氢呋喃和水混合溶液的体积比（fw）达到90%时可以产生冷白光荧光发射(CIE: x = 0.21, y = 0.16)。 图1 具有AIE性质的芘类单分子白光材料 图2 具有AIE性质的芘类衍生物（TPE-Pys）的合成路线 课题组进一步利用X-ray单晶衍射技术、UV-vis光谱、荧光光谱、电化学和密度泛函计算等分析测试手段，系统的研究了TPE-Pys的结构-性质关系，阐明此类材料的白光发射的原理。 图3 化合物2a晶体结构 图4 化合物4的晶体结构 图5 化合物2c在不同体积比的THF/水混合溶液的A)荧光光谱和B)AIE曲线，插入的图为化合物2c在不同体积比的THF/水混合溶液中的CIE色域图 结果表明，由于芘的2-和7-位与的发光体单元的电子相互作用较弱，在此分子结构中，以芘当作桥，分别连接两个不同的颜色的荧光发光基团；在聚集态下，分子片段旋转受限，每个发光单元可以独立的表现出各自的蓝光和黄光发射，形成有效的双荧光发射现象，并获得白光。这一合理的分子设计为进一步制备单分子白光材料，实现有机半导体材料在显色领域的应用开辟了新的途径。 这一成果近期发表在《Chemical Science》上，文章第一作者是香港科技大学的博士后冯星、冯海涛和华南理工大学博士研究生齐春轩，通讯作者为唐本忠院士。 文章作者: Xing Feng‡ , Chunxuan Qi‡ , Hai-Tao Feng‡ , Zheng Zhao , Herman H. Y. Sung , Ian D. Williams , Ryan T. K. Kwok ,Jacky W. Y. Lam , Anjun Qin and Ben Zhong Tang * 文章题目： Dual fluorescence of tetraphenylethylene-substituted pyrenes with aggregation-induced emission characteristics for white-light emission 文章链接： http://pubs./en/content/articlehtml/2018/sc/c8sc01709c DOI: 10.1039/C8SC01709C |
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来自： 新用户9802Zad2 > 《SNC》
