基于有机凝胶体系手性微结构与聚集诱导圆偏振发光关系的研究

Circularly polarized light shows chiral property as it spreading in left/right helical way, which makes it great potential applications in 3D display and other areas. Recently, the research of circularly polarized luminescence (CPL) materials attracts increasing attention, especially of CPL materials from supramolecular assemblies due to their tunable and various microstructures. However, the reported supramolecular CPL materials usually have poor CPL property and low fluorescence quantum yields. Meanwhile, there is little research on the relation between chiral microstructures and CPL property. Therefore, we propose to research the relation based on organic gels with tunable chiral microstructures and AIE-active CPL property (AICPL). The AICPL organic gels with chiral microstructures are supposed to design by self-assembly of chiral low-molecular-weight organic gelators synthesized from AIE-active tetraphenylethylene (TPE) and chiral amino acid derivatives linked via carbamido or urethano groups. The relation between chiral microstructures and AICPL property can be studied by tuning the microstructures via changing the structures of chiral low-molecular-weight organic gelators or environment of organic gels. These results could be used to guide the study of AICPL materials.

圆偏振光是一种具有手性特征的光，其左右螺旋传播的特点使其在3D显示等领域有重要的潜在应用价值，因此近年来有关圆偏振发光(CPL)材料的研究成为热点。其中基于超分子手性组装体的CPL材料，由于其微结构的多样性、易调控性等特点备受关注。然而目前所报道的该类材料CPL性质较弱、荧光量子产率较低；且关于手性微结构与CPL性质之间关系的研究鲜有报道。因此本项目拟以AIE活性基团四苯乙烯(TPE)为骨架，通过脲、氨酯等基团引入手性氨基酸结构制备手性小分子有机凝胶剂，构建具有可调控手性微结构的有机凝胶体系，以制备具有AIE活性和CPL (AICPL)性质的材料。通过手性小分子凝胶剂化学结构修饰、凝胶环境改变等手段调控手性微结构并优化其AICPL性质，进而研究手性微结构与AICPL性质之间的关系，为AICPL材料的研究提供理论基础和实践指导。

圆偏振发光(CPL)反映手性材料激发态的性质，其在3D显示、偏光显微镜、信息保密等领域具有潜在应用前景。传统有机发光材料聚集荧光淬灭的现象普遍存在，而聚集诱导发光(AIE)分子聚集态下高荧光量子产率的特点为制备强发射CPL材料提供了可能路径。手性CPL化合物的性质除受自身影响外，更受到其组装体手性微结构的影响。基于此，本项目以AIE活性分子为发光骨架，以手性谷氨酸等为手性源，通过脲、酰胺等基团连接制备手性发光分子，通过调节手性环境或分子结构调控组装体手性微结构，展开微结构与聚集诱导圆偏振发光(AICPL)关系的研究，并取得以下研究成果：.1．合成了手性有机凝胶剂分子L-Glu-TPE、D-Glu-TPE、L-Asp-TPE，通过改变良/不良溶剂比例研究手性微结构对AICPL性质的影响。结果表明，化合物凝胶状态下有显著的AIE活性，并产生聚集诱导的圆二色(AICD)及AICPL信号。通过扫描电镜对其微结构的观察表明手性微结构的改变与AICPL性质有密切关系。.2. 合成了四个由硫脲连接的手性谷氨酸衍生物侧链的AIE活性TPE衍生物。通过调节化合物的单/双取代基或化合物在不同比例溶剂中组装体的手性微结构，发现所有化合物都表现出可调控的AICD和AICPL信号。其中，手性单取代化合物(TPE-Glu)的最大|glum|值可达0.02。研究同时发现双取代的顺、反异构体与单取代的对映体相比，表现出相反的AICPL信号。聚集态下微结构的数据表明，化合物的AICPL性质与其自组装微结构有着内在的联系。.3.合成了四个基于TPE和手性联萘酚的O-BODIPY结构的化合物R/S-BBT， R-BBT-1、R-BBT-2、R-BBT-3。通过改变溶剂体系比例，研究了化合物的光学性质及其与微结构之间的关系。结果表明四个化合物都有AIE性质，以及AICD和AICPL信号。通过调节混合溶剂中水的比例，可使R-BBT在640 nm处的|glum|达到0.09。扫描电镜的结果表明化合物AICPL信号与其微结构有密切的关系。