具有“聚集诱导发光”或“聚集诱导荧光增强”特性的无氟和含氟液晶聚炔的设计、合成与性能研究

发光液晶材料和液晶聚炔因其独特性质和广泛应用前景，成为化学和材料科学基础研究的重要领域。目前报道的发光液晶，其荧光发射大多会产生"浓度猝灭"或"聚集猝灭"，不利于液晶态高效荧光的获得。本项目拟将具有"聚集诱导发光(AIE)"特性的荧光发色团引入液晶体系，合成具有AIE活性的液晶材料。同时将其与液晶聚炔结合起来，制备具有AIE或"聚集诱导荧光增强(AIEE)"特性的液晶聚炔。另外，将氟原子或氟烷基链引入液晶分子，通常会显著改变其液晶性及其他物理性质。因此，本项目在前期预研基础上，设计了一系列含AIE单元和介晶基元的无氟和含氟炔类单体，并将系统研究这些单体及其聚合物的光物理性质、液晶性、介电性质、粘(弹)性等，比较无氟和含氟材料的性质差异。我们期望通过本项目的研究，建立起无氟和含氟AIE(AIEE)液晶聚炔的构效关系，获得先进功能材料，为后期基础研究和应用探索奠定基础。

经过三年的研究，我们实现了预期研究目标，在研究过程中还发现了一些新现象，使项目得到进一步扩展与创新。主要体现在：(1)证实了通过构造聚集诱导发光(AIE)液晶来获得高效发光液晶的可行性，避免了传统发光材料高效发光需避免聚集与液晶相形成需自组织之间的矛盾，设计合成了一系列含四苯基乙烯(TPE)和硅杂环戊二烯(silole)的对称和非对称AIE液晶分子，并合成了AIE高分子液晶，系统研究了其光物理性质、相转变和相结构，总结了其构效关系。(2) TPE具有典型螺旋桨状扭曲结构，但通过适当的键接方式将介晶基元接上四个苯环，我们获得了双轴液晶：不仅外围的介晶基元可以有序排列成液晶相，扭曲的TPE内核也可以堆砌成柱状相。这一发现为我们构筑非平面内核的柱状液晶提供了新思路。(3)在设计AIE液晶化合物过程中，发现一些含AIE单元和介晶基元的化合物虽不具有液晶性，却能便捷自组装成(螺旋)纳米带，为构筑一维高效发光材料提供了借鉴。(4)在制备介晶基元过程中，发现某些芳酸具有结晶诱导荧光-磷光双发射(CIDE)性质，并进一步制备了相应芳酯，发现其也具有CIDE特性。(5)提出了一种构筑高对比度力致发光变色化合物的设计策略，即通过构筑具有扭曲结构和有效分子间相互作用的体系，通过两者的协同作用来实现。(6)发现糖类小分子及其聚合物如淀粉、纤维素等天然产物虽不具有传统典型生色团，但却表现出聚集/结晶诱导发光性质。我们提出了新的簇生色团发光机理，这对开发新型发光材料具有重要意义。