含多价态金属配位基团的红外光子聚合物的设计、可控合成及其光电特性

基于三种功能性构筑单元，即多价态金属配合物单元、窄带隙分子单元和光电特性（电致、热致）调制单元，设计、合成和高分子化几种类型的单体分子，得到多系列新型金属配位聚合物光子材料。揭示聚合物的分子结构、形态和红外光电性质之间相关性以及电致/热致近红外变色规律，开发出近红外强吸收的无色或浅色聚合物材料，研制场致近红外开关器件以及在光通讯单色波段和可见-红外宽谱波段都具有高探测率的聚合物光电探测器件。重点研究并拟解决有机红外光子材料和器件方面存在的关键科学问题：1）聚合物的能带和带隙调解极限问题；2）聚合物红外光子材料体异质结量子耦合机理问题。本项目的实施将拓宽有机红外光子材料研究领域，展示有机光子材料在国防安全、节能材料和信息等领域的应用前景，促进我国红外光子学科的迅速发展。

近年来，有机光电领域的蓬勃发展得益于新结构材料的设计与合成，以及高效器件的制备与优化。可以说，半导体材料是支撑有机光电领域的基石，器件是该方向的重要目标，而调控手段则是连接二者的桥梁，它们相互依存，缺一不可。本项目在执行期间，将研究焦点集中于响应波段在近红外光区的光电材料，开展了材料结构与器件性能相关性的研究工作，取得了如下的研究成果。.1..通过调控硫代双烯型金属配合物配体的结构，突破了常规共轭聚合物能级和带隙调控的限制，获得了可溶液加工的可见无色、近红外-远红外（0.8-25 μm）强吸收的聚合物材料，可应用于节能、热屏蔽、光热以及伪装与隐身等领域。.2..通过研究主链结构、侧链工程、杂原子效应等化学结构因素对共轭聚合物能级、带隙、聚集态结构等的调控作用，以及器件的结构、界面层效应等对光电探测器关键性能参数的影响，获得了光谱响应范围在300-1000 nm以及300-1600 nm的光电探测器，性能分别达到无机硅和铟镓砷探测器的水平，在有机聚合物光电探测器领域取得了较大突破。.3..利用具有聚集诱导发光增强效应的四苯乙烯与强电子受体偶联，制备得到具有较高固态荧光效率的近红外发光材料，聚集态的荧光量子效率为36.9%，电致发光器件外量子效率~0.9%，最大光辐射量为2917 mW/Sr/ m^2。.4..首次实现了波长900-1700 nm范围内可调的化学发光并获得了全色（400-1400 nm）化学发光光源，利用多层结构制备了机械触发的、可发射多波段光的便携式化学发光光源，研究成果可用于生物检测、成像、特种光源以及保密显示等领域。.5..通过研究共轭聚合物和金属配合物变色材料，获得了热致、酸致、电致等多功能性的近红外变色材料。.该项目在执行期内，累计发表SCI文章27篇，已接受2篇，发表中文核心期刊文章1篇，获得授权中国发明专利1项。培养研究生10名，已毕业博士研究生6名。