聚集诱导发光 Au（I）配合物的设计、合成与性能研究

Organic luminescence materials have attracted considerable research attention because their potential applications as optoelectronic devices and chemosensors. Most fluorophores show high fluorescence in their dilute solutions which are usually quenched in the aggregated state, this phenomenon is denoted aggregation-caused quenching (ACQ). Recently, the discovery of aggregation-induced emission (AIE)-chromophores exhibit no emission in the dilute solutions while brightly fluorescent at the aggregate formation or solid state, which is exactly opposite to the ACQ effect, provides a new way for designing high-efficiency fluorescent materials. Many AIE active organic compounds and polymers have been synthesized and applied in many fields. Metal complexes is an important class of transition-metal luminescent materials. Until now, however, limited studies have been made of the AIE of metal complexes, and which AIE mechanism is still unclear. Recently, we reported the synthesis and AIE studies of a few of isocyano-based Au(I) complexes. To further explore the use of Au(I) complexes as novel AIE system, the project intends to designed and synthesized a series of novel gold(I) complexes. We aim to study the AIE effects, the structures of aggregate states, AIE mechanism as well as its response to external force stimuli (pressure, temperature, gas, etc.) of these systems. We expect to develop some high-efficiency fluorescent and sensing materials which can be used as sensors for gas, temperature as well as pressure.

有机发光材料在传感器和光电功能器件的研究中占有非常重要的地位, 但大部分荧光材料在溶液中具有较强的荧光, 而在聚集态时荧光减弱甚至发生猝灭。近年来，发现的聚集诱导发光（简称AIE）现象, 可有效地避免聚集荧光猝灭, 为设计高荧光量子产率的固态材料提供了一种新思路。许多具有AIE效应的有机或高分子化合物已被成功设计合成，且被广泛应用于诸多领域。金属配合物是一大类重要的发光化合物，但目前发现的具有AIE效应的金属配合物较少，且缺乏进一步的应用研究，配合物的聚集诱导发光机制不清楚。本项目拟设计合成一系列新的Au（I）配合物，深入研究其聚集诱导发光效应、聚集态结构、聚集诱导发光效应与分子结构的关系，揭示配合物聚集诱导发光的机制；研究其固体发光性质，获得一些高固态荧（磷）光量子效率有机发光材料；研究其对外界刺激（压力、热、气体等）的响应性能，发展新的压力、温度、气体传感材料。

有机发光材料在传感器和光电功能器件的研究中占有非常重要的地位, 但大部分荧光材料在溶液中具有较强的荧光, 而在聚集态时荧光减弱甚至发生猝灭。近年来，发现的聚集诱导发光（简称 AIE）现象, 可有效地避免聚集荧光猝灭, 为设计高荧光量子产率的固态材料提供了一种新思路。许多具有 AIE 效应的有机或高分子化合物已被成功设计合成， 且被广泛应用于诸多领域。金属配合物是一大类重要的发光化合物，但目前发现的具有 AIE 效应的金属配合物较少，且缺乏进一步的应用研究，配合物的聚集诱导发光机制不清楚。本项目设计合成了一系列新的 Au（I）配合物，深入研究了其聚集诱导发光效应、聚集态结构、 聚集诱导发光机理、固体发光性质以及对外界刺激（压力、热、气体等）响应性能。取得了如下进展：（1）揭示了Au（I）配合物聚集诱导发光机理。Au（I）配合物发生聚集的作用力主要是π-π、Au-π或Au-Au相互作用，其聚集诱导发光机理有两种，一是普遍存在的分子旋转受限机理，另一个是Au-Au相互作用机理；（2）通过分子的合理设计，获得了一些高固态荧光量子效率的分子，量子效率最高达91.8%，同时也实现了单组份白光发射。获得了一些长寿命磷光发射分子，最高达86.84 ms，是迄今为止Au（I）配合物中发光寿命最长的分子；（3）该类化合物固态时对压力、温度、有机溶剂蒸气等有很好的响应性，显示出明显的热致变色效应、蒸汽变色效应和机械变色效应。一些Au（I）配合物还同时具有多种外界刺激响应的能力;（4）发现了一些具有可自恢复机械变色效应的材料分子。（5）揭示了Au（I）配合物发生机械变色现象的机理，机理一为分子间π-π作用在机械力作用下，π-π相互作用增强， Au两边配体上的两个苯环平面夹角变小，共轭增大，荧光颜色红移，机理二为分子间π-π作用在机械力作用下被破坏，分子发生旋转，形成Au-Au相互作用，荧光颜色红移。