基于AIE有机分子的一维复合微纳晶体的激光器研制

One-dimensional micro/nanolasers are essential components for integrated optoelectronic devices. Aggregation-induced emission (AIE) molecular promising are candidates for construction organic nanolasers, because of its four-level energy system, large photon absorption cross section and the high fluorescence quantum yield at solid phase. However, the research of micro/nanolasers based on AIE molecules is still in its infancy. In this project, we will design and synthesize a series of AIE molecules and introduce different conjugated units, in order to adjust the efficiency of fluorescence in solid state and the luminescence wavelength. Then, we will construct composite micro/nanoscale resonant cavities via the controlled assembly of organic molecules, and study their excited state processes for achieving low threshold laser, multi-color laser or controllable single-mode laser. On this basis, we will investigate the relationship among the AIE molecular structures, crystal structures, excited states, and laser performances, for the final realization of multi-functional microlasers.

一维微纳激光为集成光电子器件的发展带来了飞跃的变革。有机聚集荧光增强（AIE）分子不仅保留有机发光材料适合激光应用的基本特点（四能级系统、大光吸收截面），同时还能够保证固相下的高荧光量子产率，是实现一维有机激光器的重大研究契机。目前基于AIE分子的微纳激光器研究处于起步阶段，其中包含的许多科学问题值得深入探索。本项目首先设计合成一系列AIE分子，引入不同共轭单元，调节固态下的荧光效率和发光波长；进而从激光器谐振腔的构筑上寻求突破，通过可控的纳米构筑技术，制备得到一维复合微纳结构；发展新的光电谱学手段，研究材料中的激发态动力学过程；力争实现低阈值激光、多色激光或可控的单模激光。本项目研究的AIE复合微纳激光器件，为探索AIE分子结构、聚集态结构以及激发态过程对材料激光性能的影响机理提供了研究平台与手段，有助于实现多功能微纳激光器件的研制。

项目围绕有机聚集荧光增强（AIE）分子的微纳激光器开展研究，探索了AIE分子的光学性质和自组装行为，并基于材料体系研究激发态过程，构筑光电器件。.项目取得如下成果：（1）探索了非平面共轭分子形成有序结构的制备方法，实现了有机单晶微纳材料的可控制备，成功得到AIE单晶及复合材料。（2）研究AIE微纳晶体的光学性能，并实现了微纳激光器和光学传感器。（3）研究材料体系激发态过程，理解不同晶体结构对激光阈值和激光模式的影响，尝试构筑光电器件，为未来实现电泵浦激光提供研究基础。.项目已发表研究论文22篇，申请专利2项，顺利完成研究目标。