溶剂在有机光电功能材料结构和性能调控中的作用

有机光电功能材料结构和性能调控一直是现代材料科学研究的热点。实验研究表明，溶剂的种类和极性可以有效改变有机光电功能材料分子的几何构象及光电特性。本项目基于已有的实验现象，采用量子化学和分子动力学模拟相结合的方法，从溶液微观结构和近程溶质-溶剂相互作用出发，通过研究溶剂极性对有机π共轭分子体系紫外-可见光谱和荧光光谱的影响，研究有机共轭配体在极性和非极性溶剂中的微观构象及其转化规律，探讨溶剂极性和种类对金属有机配合物体系线性和非线性光学性质的调控规律，探明溶质-溶剂分子间相互作用对有机光电功能材料分子几何结构、电子结构特征、构象转化以及光电特性的影响，从而揭示溶剂化效应的本质。本项目的实施将为合成和调控一系列具有优良导电发光性能的有机功能材料分子提供一定的理论依据。

围绕项目的研究目标，基于已有的实验现象，采用量子化学理论和分子动力学模拟相结合的方法，我们开展了溶剂极性和种类对系列有机π共轭光电功能材料和胶凝体系分子几何、电子结构、溶质-溶剂分子间相互作用、微观溶液构象、紫外可见光谱和荧光光谱影响的理论研究，取得的主要研究结论包括：(1) 包含大量明确溶剂分子的分子动力学模拟结果表明，有机光电功能材料在溶液中的溶质-溶剂分子间相互作用对其电子结构的影响非常重要，尤其是在强极性的溶液中。我们通过理论计算成功再现了有机光电功能材料分子的溶剂化显色现象，揭示了溶剂化显色效应的本质。(2) 从溶液微观结构和近程溶质-溶剂分子间相互作用出发，系统详尽地探讨了吡啶尿素基类凝胶体系分子构象和胶凝能力之间的构效关系，解释了N,N’-bis(4-pyridyl)在不同溶液和不同构象时胶凝能力差异的根本原因。这些理论结果有助于理解溶剂化显色效应和超分子胶凝体系微观构象，为进一步设计新型有效的有机光电功能材料和胶凝分子体系提供了大量的理论依据。