可溶液加工动态自调节主体材料及其有机电致发光器件性能研究

The development of organic optoelectronic materials and tuning of optoelectronic properties are core research of organic electronics. The static molecular design is a common strategy for construction the organic optoelectronic materials and regulation the properties of organic optoelectronic materials. However, the key processes including radiative decay, carrier recombination, energy transfer, charge transport and migration are intrinsically dynamic in organic optoelectronic devices, which lead to the properties of organic optoelectronic materials designed through the static molecular design strategy deviate from the desire, resulting in the limited improvement of the comprehensive performance of devices. Therefore, the dynamic modulation of properties of organic optoelectronic materials is the urgent issue to be solved. The introduction of dynamically adaptive resonance structure into organic optoelectronic materials is an effective strategy to construct dynamic adaptation materials. Therefore, this project intends to introduce resonance structure into the organic π-conjugated system to design and synthesize novel dynamic adaptation small molecule, dendrimer and polymer on the basis of the design and development of new resonance structures and selection of building blocks. With the optimization of molecular structure, device structure, and fabrication processing, the highly efficient organic light emitting diode is expected. The general rule of structure and property of the dynamic adaptation materials will be investigated based on the theoretical calculation, optoelectronic property and device performance, providing the experimental and theoretical basis for molecular design and property modulation of dynamic adaptation materials.

有机光电功能材料的开发及光电性能的调控是有机电子学领域的核心研究内容。静态的分子设计是构建有机光电功能材料以及调控光电性质常用策略。然而，有机光电器件中的电荷转移、载流子的传输与复合等都是动态的过程，这就导致材料的光电性质远低于最初的设计策略，导致器件的整体性能提升有限。因此，有机光电功能材料性质的动态调控是急需解决的科学问题。将具有动态自调节性质的共振结构引入有机光电材料体系是构建动态自调节材料的有效手段。因此，本项目拟将共振结构引入有机π共轭体系中，设计、合成新型的动态自调节材料，从新型共振结构单元设计、开发以及光电功能单元的筛选入手，将共振结构与功能单元有效组合构建新型小分子、树枝状以及聚合物动态自调节材料，制备高效、稳定的有机电致发光器件。基于量子化学理论计算，光电性质以及器件性能，研究动态自调节材料结构与性能关系的一般规律，为该类材料的结构设计、光电性质调控提供实验和理论依据。

本项目以“动态自调节有机光电材料及其高性能与多功能光电器件应用”为目标，以“动态自调节有机光电材料的分子设计与合成-动态调控途径与机理的探索-器件制备与优化”为研究主线，针对目前有机电子材料与器件中面临的关键问题和难点展开了系统地研究。在本项目的支持下，建立了有机半导体光电功能“动态智能调控”的新策略和新方法，开发了系列具有动态自适应调控功能的有机光电分子、室温超长发光寿命（秒级）的纯有机超长室温磷光（长余辉）材料，在有机电致发光、化学/生物传感器、数据加密与信息防伪等领域取得了一定的突破，其中蓝光器件的外量子效率达到23.5%，白光器件的最大外量子效率超过20%，最大亮度超过10000 cd/m2；数据加密器件实现了寿命、发光颜色，温度依赖的多模式新型数据加密器件；此外，在国际上率先设计并制备了动态圆偏振有机长余辉发光，构筑了新型的逻辑加密器件；本项目部分研究结果发表在Research, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Sci. China Chem., Chem. Sci., Chem. Commun.等国内外高水平期刊上，申请发明专利5项，获江苏省自然科学进步奖二等奖1项（高性能有机半导体结构设计与调控），撰写英文专著（章节）一部（Wiley-VCH），在国内外高水平会议上作邀请报告和分会报告4次。相关研究成果突破了目前有机光电材料和器件的静态性质研究的局限，成功地实现了有机光电性质的动态调控，推动有机电子学研究从静态到动态的过渡，为有机光电功能材料的智能化调控提供了一条新的思路和技术途径。