咔唑苯甲酰胺衍生物的室温磷光性质及其实际应用研究

Organic room temperature phosphorescence (RTP) materials, which possess the characteristics of long luminescent life and large Stokes shift, has become a research hotspot for an attractive application prospect in the field of display, data storage, chemical sensing, biological imaging, optical anti-counterfeiting et al. Previous researches have revealed that improving the spin-orbital coupling strength and taking regular face-to-face intermolecular stacking can improve RTP performance. At present, it has been reported that RTP molecules generally composed of electron donor and acceptor (D-A) moiety, so as to regulate the electron energy level and aggregation structure, however, there are few kinds of receptors. The derivatives of carbazole benzamide has proved good RTP character. Based on this structure, the introduction of new receptor unit, such as carbon-sulfur double bond and oxime group, or change the size of aromatic groups, can regulate the molecular electronic properties and aggregation structure, to obtain high-performance RTP molecules. The applicant will continue to optimize the design of RTP molecules based on the previous work, obtain high performance RTP by combining the strategies of intramolecular space conjugation, and will explore the practical application such as anti-counterfeiting.

有机室温磷光（RTP）材料具有长发光寿命、大的Stokes位移等特点，在显示、数据存储、化学传感、生物成像、光学防伪等领域表现出诱人的应用前景，已经成为了材料领域的研究热点。前期研究表明提高自旋轨道耦合强度，采取规整的分子间面对面堆积有利于提升室温磷光性能。目前报道室温磷光分子普遍具有电子给受体（D-A）结构，以实现电子能级与聚集态分子堆积的调节，但受体种类较少。咔唑苯甲酰胺为代表的一类化合物具有较好的室温磷光性能，以此为结构基础，引入新的受体单元如碳硫双键、肟基等，或者改变芳香基团尺寸，可以调节分子的电子性质与堆积形态，获得高性能室温磷光分子。分子内的空间共轭作为一种较为新颖的分子结构还未见应用于室温磷光分子，但空间共轭引起的弱相互作用力非常符合室温磷光分子的特点。申请人将在前期工作的基础上，继续优化室温磷光分子，结合分子内空间共轭等策略获得高性能室温磷光，并将探索在防伪等领域的实际应用

有机发光材料作为光电功能材料的重要组成部分，在显示、数据存储、化学传感、生物成像、光学防伪等领域表现出诱人的应用前景。本项目聚焦于有机发光材料的分子设计与性能表征，探讨“分子设计-聚集态分子堆积-发光性能”的关系，拟设计基于咔唑的有机室温磷光材料。但在实施过程中发现商业化咔唑含有微量杂质，难以通过柱色谱、重结晶常规等方法提纯。基于重新合成的高纯度咔唑衍生物室温磷光性质消失，使项目设计路线难以进行。本项目调整了研究方向，一方面利用咔唑较为活泼的光电性质设计不同烷基取代的咔唑酰胺衍生物，发现首例具有奇偶效应的力致发光现象；设计具有吸湿性的咔唑吡啶盐，能在水蒸气的作用下能完成单晶向单晶的转变。另一方面，设计基于其他构筑单元的有机室温磷光材料，设计平面稠环结构的三芳基硼衍生物，在聚集态能形成较好的H-聚集体，进而系统研究温度与压力对H-聚集体室温磷光性质的影响，并成功应用于生物组织成像；设计基于二苯甲酮-硼酸酯的室温磷光分子，发现同质多晶现象，其中一种晶体的室温磷光性能更加优异；发现烟酸与异烟酸晶体的室温磷光性质，磷光来源于分子间羧基与吡啶基的氢键作用。本项目的研究分为5个课题：（1）烷基取代咔唑酰胺类化合物的奇偶性力致发光性能研究；（2）苄基取代咔唑吡啶盐在水蒸气中的晶相转变过程研究；（3）温度与压力对含硼稠环化合物的 H-聚集体室温磷光性能的影响；（4）烟酸与异烟酸晶体中链状分子排列对室温磷光性能的影响；（5）二苯甲酮硼酸酯衍生物同质多晶性室温磷光性质研究。