新型高效蓝光材料的设计制备及其有机电致发光与有机激光器件

基于有机/高分子材料的电致发光技术在超薄平板显示和有机固体激光器等领域具有广阔的应用前景，受到广泛关注和研究。但是其产业化进程尚未达到人们的预期效果。其中，三基色光源中的蓝光器件是目前研究中的瓶颈。本课题旨在结合提高化学纯度和优化分子结构设计两方面入手，探索蓝光材料高性能化和实用化的途径。具体通过分子结构的多支化、多维化以及引入功能性基团等分子设计策略，合成一系列结构明确、单分散性好、纯度高的纳米尺度多臂支化大分子芴基蓝光材料，系统研究多臂结构材料的化学结构（中心核、枝臂、臂数、臂长、端基基团）、分子尺寸、空间维度等对材料聚集行为和材料光电性能的影响，深刻理解化学组成、分子结构与材料性能之间的构效关系；最终通过分子结构的优化设计，开发综合性能优良的新型芴基蓝光材料，以实现稳定、高效的纯蓝色有机电致发光器件，并尝试拓展应用于有机激光器件，为芴基蓝光材料及器件的高性能化和实用化奠定基础。

本项目以探索实现芴基蓝光材料高性能化和实用化的有效途径为目的，从提高化学纯度和优化分子结构设计两方面入手，在多臂结构蓝光有机半导体的设计合成与性能研究、高效蓝光材料的有机电致发光与激光特性研究、水/醇溶性共轭大分子对有机光电器件的界面修饰研究等方面开展了富有创新性和系统性的研究工作：（1）提出了分子结构多支化、多维化的材料设计思想；（2）创新性地将微波加热技术引入到一系列结构复杂的光电功能材料的制备过程中，发展了微波增强多重耦联反应，大大加速和简化中间单体和目标产物的制备过程，避免制备结构复杂的功能材料过程当中多步有机合成反应通常出现的繁琐和费时情况，快速高效地实现目标产物的制备；（3）进一步，结合微波加热的优势发展了全微波合成法，快速高效地制备了全部中间体和多臂结构目标产物，显著地缩短了包含十几步冗长反应和合成过程的复杂结构光电功能材料的开发周期；（4）在此基础上，快速高效地制备了一系列结构明确、单分散性好、纯度高的纳米尺度多臂支化大分子芴基蓝光材料，包括三臂、四臂、六臂甚至是十二臂的单分散芴基材料；（5）构建了一系列高分子量的可溶性超支化聚芴材料和具有不同分子拓扑结构的模型化合物；（6）设计并合成了一系列水/醇溶性的多维共轭大分子电子注入材料；（7）系统研究了多臂结构材料的化学结构（中心核、枝臂、臂数、臂长、端基基团）、分子尺寸、空间维度等对材料聚集行为和材料光电性能的影响，为深刻理解化学组成、分子结构与材料性能之间的构效关系提供了实验基础；（8）重点探讨了所得材料的有机电致发光与激光特性；（9）研制出稳定、高效的纯蓝色有机电致发光器件，并拓展应用于有机激光器件，获得高效低阈值的有机激光。本项目相关研究结果芴基蓝光材料及器件的高性能化和实用化奠定了良好的实验基础。