基于联萘的手性发光材料的合成与圆偏振发光性质研究

论文摘要

圆偏振发光（Circularly polarized luminescence,CPL）是指手性发光体系的荧光发射具有左右圆偏振的不对称性,圆偏振光谱体现分子激发态手性结构信息。圆偏振发光在有机发光二极管、3D显示、信息存储与处理、自旋信息通讯和生物检测与探针等领域具有广阔的应用前景,因此关于圆偏振发光材料的研究越来越受到关注。本文以联萘酚作为手性源构建圆偏振发光材料,通过不同的结构修饰来研究联萘对发光团的手性传递机制,从而获得更大的发光不对称因子。此外,初步探索了圆偏振发光材料在电致发光器件上的应用。主要工作如下:1.合成了三组不同二面角的手性联萘单体和荧光团BODIPY单体,然后通过钯催化的Sonogashira偶联聚合反应得到三组手性共轭高分子,并对其在溶液中的手性光学性质进行表征。这三组手性共轭高分子在四氢呋喃溶液中都能显示出强科顿效应和圆偏振发光信号,通过对联萘酚羟基的不同取代基的修饰来改变联萘的二面角的大小,进而调节吸收和发射的不对称因子。这三组手性共辄高分子中联萘的二面角越小,吸收和发射的不对称因子越大,理论计算模拟得到的结果与实验相吻合。2.设计合成了基于手性联萘酚的磺酸钠盐和基于荧光团芘的非手性吡啶季铵盐,在甲醇-水体积比为1:1的混合溶剂中通过静电作用和π-π堆积作用形成手性超分子自组装体,并通过红外光谱、紫外光谱和荧光光谱等对手性超分子自组装体进行表征。手性超分子自组装体在其吸收和发射峰处显示出强圆二色吸收和圆偏振发光信号,发光不对称因子达到0.079。扫描电子显微镜显示手性超分子自组装体的形貌为螺旋纳米棒,证明有序的手性组装结构可以有效增强手性光学性质。3.设计合成基于手性联萘的联吡咯配体,通过与Zn2+的配位,成功合成手性联吡咯锌配合物高分子和模板单体。通过光电子能谱、紫外吸收和荧光发射光谱对手性锌配合物进行表征。圆二色吸收和圆偏振发射光谱显示,相比于配合物单体,配合物高分子显示增强的手性光学信号,并且发光不对称因子达到9 ×10-3。核磁图谱显示,手性联萘向锌配合物的手性传递来源于空间位阻效应,高分子的刚性链结构能够有效增强手性传递。4.通过在手性联萘酚的共辄骨架上引入给体-受体结构,合成了两对具有热活性延迟荧光性质的手性小分子。光物理性质研究显示,两个手性小分子在四氢呋喃-水溶剂体系中显示聚集诱导发光性质,在掺杂的薄膜态中显示热活性延迟荧光性质。手性光学性质研究结果表明,具有刚性共轭结构的手性小分子显示出圆偏振发光活性,表明刚性共轭结构有利于手性传递。以圆偏振发光活性的小分子作为发光层,制备得到圆偏振有机发光二极管器件。该器件能够展现较高的亮度和效率,以及不对称因子达到1 × 10-3的圆偏振电致发光信号。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 圆偏振发光的介绍及基本原理
•   1.3 圆偏振发光材料的研究进展
•     1.3.1 手性金属配合物圆偏振发光材料
•     1.3.2 手性有机小分子圆偏振发光材料
•     1.3.3 手性高分子圆偏振发光材料
•     1.3.4 手性超分子自组装体系圆偏振发光材料
•     1.3.5 手性液晶圆偏振发光材料
•   1.4 有机发光二极管与圆偏振电致发光
•     1.4.1 有机发光二极管简介
•     1.4.2 圆偏振有机发光二极管
•     1.4.3 圆偏振有机发光二极管的研究进展
•   1.5 立题依据与创新点
•   参考文献
• 第二章 基于手性联萘的共轭高分子圆偏振发光性质研究
•   2.1 引言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 试剂与仪器
•     2.2.2 单体及高分子的合成
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 手性高分子的合成与表征
•     2.3.2 手性高分子的光物理性质
•     2.3.3 手性高分子的手性光学性质
•     2.3.4 理论计算模拟与验证
•   2.4 本章小结
•   参考文献
• 第三章 基于手性联萘的超分子自组装体系的圆偏振发光性质研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 试剂与仪器
•     3.2.2 化合物的合成
•     3.2.3 手性超分子自组装体的制备
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 手性超分子自组装体的合成与表征
•     3.3.2 手性超分子的手性光学性质
•     3.3.3 手性超分子的微观形貌
•   3.4 本章小结
•   参考文献
• 第四章 基于手性联萘的锌配合物高分子的圆偏振发光性质研究
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 试剂与仪器
•     4.2.2 手性配合物的合成
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 手性配合物的合成与表征
•     4.3.2 手性配合物的光物理性质
•     4.3.3 手性配合物的手性光学性质
•   4.4 本章小结
•   参考文献
• 第五章 基于手性联萘的热活性延迟荧光分子的圆偏振电致发光性质研究
•   5.1 引言
•   5.2 实验部分
•     5.2.1 试剂与仪器
•     5.2.2 化合物的合成
•     5.2.3 器件的制备与表征
•   5.3 结果与讨论
•     5.3.1 目标手性小分子的合成与热性质
•     5.3.2 电化学性质和理论计算
•     5.3.3 光物理性质
•     5.3.4 手性光学性质
•     5.3.5 电致发光和圆偏振电致发光
•   5.4 本章小结
•   参考文献
• 总结与展望
• 附录: 代表性化合物的谱图
• 博士期间已发表及待发表文章
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王宇翔

导师: 成义祥

关键词: 圆偏振发光,手性联萘酚,共轭高分子,超分子自组装,圆偏振电致发光

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,材料科学

单位: 南京大学

分类号: TB34;O482.31

总页数: 135

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