光子晶体调控有机共轭低聚物光致发光和能量转移的机理研究

The conjugated oligomer is the research object in this project. We analyze the influence and rule of photoluminescence and energy transfer of oligomers manipuled by photonic crystal structure, through measuring the steady and transient dynamic spectroscopy of oligomers in three types of situation, such as solution, solid and photonic crystal, and theoretically calculating the photonic stop band, transmittance spectrum, density of state and continuous rate distribution function. So this specifical contents could be summarized in three aspects: (1) Preparing and characterizing the nanostructure of opal and inverse opal photonic crystals. (2) Investigating the rules and mechanism of oligomer's photoluminescence manipulated by photonic crystals (3) Investigating rules and mechanism of photoluminescence and energy transfer process between dimer manipulated by photonic crystals. Through theoretical and experimental investigating the monomer and dimer,we will reveal the rules and mechanism of photoluminescence and energy transfer of rganic luminescent materials manipulated by photonic crystals and offer theoretical evidence and guidance of oligomers in the application of luminescent devices.

以有机共轭低聚物发光材料为研究对象，通过对其溶液、固体、光子晶体结构体等三种状态下的稳态和瞬态动力学光谱的实验测量比较，以及光子晶体帯隙、透射谱、态密度、速率分布函数理论解析等的理论计算，分析光子晶体结构对低聚物的光致发光和能量转移的影响与调控规律。具体研究内容概括如下三个方面。 （1）蛋白石和反蛋白石结构结构光子晶体模板的制备与微结构和光谱表征 （2）光子晶体结构调控单体低聚物光致发光的稳态和瞬态规律及机理研究 （3）光子晶体结构调控双体低聚物的光致发光和能量转移的稳态和瞬态规律及机理研究 通过对单体及双体低聚物的实验与理论研究，我们将揭示光子晶体结构调控有机发光材料的光致发光及能量转移的规律及机理，为其在发光器件上的应用提供理论依据及指导。

项目的研究背景：.固体材料发光基元之间的紧密接触，容易造成浓度淬灭、光漂白效应和非辐射跃迁损耗，降低了固体材料发光的效率。因此设计新型的光电材料或者改造发光材料的结构形式（进而提高浓度淬灭和光漂白效应的阈值）是提高固体材料发光效率主要的两种方式。其中有机共轭低聚物发光效率高、潜力巨大。而光子晶体可以有效地减小浓度淬灭和温度淬灭效应，抑制非辐射能量损耗，可以提高光电信息材料的固体发光效率。.主要研究内容和重要研究成果：.为了更好的提高材料的发光效率，我们主要开展了两方面的研究.首先，研究了光电信息材料的发光特性。研究了分子结构、溶剂效应、聚集状态等因素与有机光电低聚物的发光特性之间的内在联系。此外，我们还探索了热点材料“全无机钙钛矿”纳米晶的发光动力学，讨论了俄歇复合和热激子弛豫等超快载流子动力学；载流子扩散以及复合的动力学行为。.其次，设计并合成了基于PMMA的蛋白石光子晶体；基于SiO2和TiO2的反蛋白石光子晶体，主要研究成果如下：(1)制备了单层蛋白石光子晶体（渗入了香豆素6）/Ag膜的复合物，结果发现共振能量转移和局部表面等离子共振会控制香豆素6的光致发光特性；（2）分析了TiO2光子晶体对CdTe/ZnS量子点发光特性的调控以及SiO2光子晶体在CdSe量子点温度依赖的发光特性的中的作用；结果证实光子晶体确实能够有效的抑制发光淬灭，提高发光效率；（3）构建反蛋白石光子晶体/光致双折射材料的复合体系，分析了它的工作机制，拓宽了光子晶体的应用。.科学意义.本项目的执行其科学意义有两方面：第一，解析了包括有机光电低聚物和纳米晶在内多种发光材料的物理机制，提高人们对其物理本源的理解；第二深入讨论了光子晶体在上述发光材料发光过程中的作用，尤其在抑制发光淬灭，提高发光效率方面获得了与计划一直的结果，此外我们将具有等离子激元特性和光之双折射特性的材料也构筑到光子晶体上，进一步拓宽了光子晶体的功能，为后续进一步开展相关的研究奠定了工作基础。