基于交叉共轭D-A分子的电致变色/电致发光变色双功能材料

Electrochromic/electroluminochromic (EC/ELC) difunctional materials, as a class of novel photoelectric materials, show promising applications in many areas such as displays, optical data storage, bioprobes and sensors. However, such material is still rarely reported and the impact of electrochemical process on the mechanism of luminescence needs to be explored. In this project, we propose the cruciform conjugated D-A molecular design strategy to achieve EC/ELC difunctional materials, in which the A and D axises are constructed by electrochromic and electroactive luminescent groups respectively. Interestingly, the HOMO and LUMO can be independently tuned via structure modification of the two axises. The relationship among molecular structure, energy level distribution, electrochemical and EC/ELC property will be investigated through changing the conjugation length and donor ability of the D axis. We will also explore the relationship between the enthalpy of electrochemical reaction and the energy of luminescence by utilizing the electrochemically controlled multistep reactions. The work in this project will contribute to the development of high performance EC/ELC difunctional materials and devices.

电致变色/电致发光变色(EC/ELC)双功能材料具有广泛的应用前景，是一类新型光电功能材料。但目前该类材料仍鲜有报道，其电化学过程对发光机制的影响规律是亟待解决的科学问题。本项目拟采用交叉共轭的给体-受体(D-A)分子的设计策略，以电活性变色单元构成A轴，以电活性发光单元构成D轴，利用分子的HOMO/LUMO可通过两轴结构独立调控的特征，获得一系列EC/ELC双功能材料；通过调控D轴的共轭长度和给电子能力，探究分子结构-能级分布-电化学性质-EC/ELC性能的关联；利用该类分子电化学精细调控的逐步反应的特点，建立电化学反应的焓变与激发和辐射能量的关联，确定不同的电化学过程所产生的激发态的类型(CT/LE,S/T)和发光效率，深入研究电化学过程对发光机制的影响规律，探索EC/ELC间的协同作用机制，为开发性能优良的EC/ELC双功能材料及器件提供理论基础和实验依据。

电致变色/电致发光变色(EC/ELC)双功能材料具有广泛的应用前景，是一类新型光电功能材料。但目前该类材料仍鲜有报道，一方面是由于缺乏有效的分子设计策略，另一方面电化学过程对发光机制的影响规律仍是亟待解决的科学问题。本项目以交叉共轭的给体-受体(D-A)分子为材料体系，借助多种电化学原位测试手段，围绕材料结构-电荷转移特性-EC/ELC性质的关联进行了一系列研究，取得的主要创新性成果概况如下：.①设计合成了由不同D、A单元及桥接方式构成的交叉共轭D-A分子，实现了材料的EC/ELC双功能显示。系统研究了给-受体的推拉电子能力、之间的有效距离和交叉共轭角度等因素与分子电荷转移特性、光学、电化学、EC和ELC性质的关联，为新型EC/ELC双功能材料的分子设计提供经验和理论基础。.②借助多种电化学原位测试技术，如紫外-可见光谱、荧光光谱、红外、拉曼、XRD、电镜等实现了电信号与光信号、结构信息等原位、实时、同步的控制和监测，在循环伏安、直流偏压、阶跃电位等多种模式下、多种参数设置下(电压大小、方向、施加时间、扫描频率等)对分子的电化学、光谱电化学及结构形貌等进行表征，揭示材料的电荷转移特性、激发态种类、氧化还原态、分子堆积及形貌等对EC/ELC性能的影响规律，探讨通过电化学技术控制材料形貌、分子聚集结构、掺杂程度及结构缺陷等从而调控光学性质的方法，为实现优良的 EC/ELC双功能显示提供理论基础和实验依据。