可调控的聚集诱导发光材料研究获得新进展

有机发光材料在有机发光二极管,光波导以及有机激光等方面的研究受到了广泛的关注,但是传统的荧光分子其发光效率往往受制于其聚集诱导淬灭性质,因此一定程度上制约了发光器件的发展及其实用化进程。近年来,聚集诱导发光现象的发现为构筑高效固态发光材料提供了新的途径,并在过去十年涌现了众多基于聚集诱导发光性质的固态发光材料。目前,除了高效固态发光材料外,具有荧光发射颜色可调节性质的聚集诱导发光材料也正受到越来越多的重视。因为这类发光材料在化学和/或物理方法作用下其荧光发射波长可以发生变化,是新型的刺激响应型智能材料,在众多领域具有潜在应用,例如光学信息存储、商标防伪、可逆书写媒介和微应力传感等。然后至目前具有固态荧光可调控的聚集诱导发光材料的报道仍较少,尤其多元响应的体系,并且响应机制仍需要进一步明晰。

Small-zhangdeqing

近年来,中国科学院化学研究所张德清研究组围绕高效固态发光材料的制备、荧光调控以及机理研究开展工作,取得了系列研究成果。例如他们设计合成了系列具有聚集诱导发光性质的芴苯乙烯衍生物,发现由于芴苯乙烯衍生物分子的构象不同而在固态具有三种不同颜色(蓝色、绿色和橙色)的荧光发射,且三种状态之间的转化可以通过加热、研磨以及溶剂气氛处理等实现(Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 4862-4872; Small, 2012, 8, 3406-3411)。基于这一研究结果,该研究组进一步设计合成了一系列含有不同对阴离子的四苯乙烯吡啶盐衍生物,利用阴离子影响分子的构象来调控衍生物固态发光颜色,制备了一系列具有不同荧光颜色的高效发光材料,且其荧光可以通过研磨以及溶剂气氛处理进行可逆调控(Small, 2015, 11, 1335–1344)。

最近,该课题组合设计成了一个含有两个咔唑单元和两个氰基单元的四苯乙烯衍生物,并分别从N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷、四氢呋喃和二氯甲烷中结晶获得四种晶体1a, 1b, 1c和1d,发现这四种晶态及其无定形态都具有明显的荧光差异(从蓝色到绿色)。单晶结构表明是由于晶体中包含的溶剂分子的不同,使该分子具有不同的堆积和构象,从而在晶态具有不同荧光发射颜色。进一步研究表明,可以通过研磨和不同溶剂气氛处理可逆地调控其多种状态之间的可逆转化。该研究成果近期发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201601516)上。