卤键和氢键、π－π堆积作用共驱组装功能化复合晶体

卤键是指卤素原子作为电子受体与其他电负性元素原子或富电子基团间的弱的非共价相互作用，一种新型的分子间作用力。利用卤键与氢键或 π－π堆积共同作用，构建功能化复合晶体。新设计和合成的结构单元（tectons）既考虑包含形成卤键和氢键、p-p 堆积作用的功能基团，又考虑材料的功能性。如材料的发光或其他光学性质，以及磁性特征等。根据弱相互作用特性和可能的宏观性质设计的结构单元，预测了复合晶体中可能的分子结构特征。晶体的光学和磁学性质与晶体中分子之间的相互作用的相关性也是课题研究的重要组成部分。卤键的本质，以及与其他弱作用力之间共作用的特征将被探索。

基于卤键等弱相互作用功能导向组装发光和磁性的复合晶体。卤键供体单元体现如下功能：通过调节复合晶体的结构特征，改善复合晶体的宏观性质；稀释作用，避免平面型发光分子聚集，减弱发光猝灭，在固态/晶态/薄膜发光材料领域有重要意义；重原子效应，通过C-I/Br...pi卤键，pi电子部分离域到重原子，具有“直接”的重原子效应，S-O耦合作用更有效，从而增强磷光；可能的掺杂作用，比如含杂原子（氮，氧，硫等）的卤键供体受体，可以改善发光晶体的电导特性。具体成果如下：第一，以C-I/Br...pi卤键为主，结合pi-穴...pi 键和氢键等组装局域极性或pi-pi离域的磷光复合晶体，诱导调制平面型发光分子（芘、菲、萘、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩、吖啶、卤代菲等）的磷光；第二，通过C-I...自由基卤键组装有机自由基复合晶体磁体，相对于有机自由基单晶，在复合晶体中卤键作用有效地调节增强了有机自由基之间的抗磁相互作用；第三，系统研究了强的C-I...X-卤键作用，基于氯化氨基键合硅胶，成功将C-I...X-卤键应用于环境敏感物质二碘代全氟烷烃的分离与检测；第四，通过实验与计算探讨了卤键强度与溶剂受体数的相关性，为探讨卤键作为专属性溶剂效应提供了基础，对与溶液物理化学基础研究有重要意义；第五，将流行的但不正确的阴离子-pi 作用纠正为pi-穴...阴离子键合作用，提出了静电势穴键合新概念，统一卤/硫/磷素键、sigma-穴键和pi-穴...阴离子键/pi-穴...pi 键为静电势穴键合作用。