可见-近红外多模式光调节与光转换金属-有机晶态材料的设计与性能研究

The key scientific topic of this program is to design and synthesize new metal-organic luminescent crystalline materials for multi-mode Vis-NIR modulation, energy transfer and conversion, as well as their application in opto-electronic devices such as OLEDs, opto-sensors, opto-switches and solid state solar cells. The research is focused on the design, syntheses and luminescent property study of mono/poly/hetero-nuclear lanthanide/transition metal complexes or coordination polymers. The energy transfer models and light modulations of the luminescence in these complexes in the visible and near-infrared region via the excitation of OP (one-photon), TP (two-photon) or multi-photon absorptions will be studied in detail. The target of this program is to understand the process and mechanism of the self-assembly of these crystalline materials, as well as their luminescent modulation, energy transfer, photoelectronic conversion, and device optimization, in an effort to provide the fundamentally experimental and theoretical information for controllable preparation of the metal-organic luminescent crystalline materials and pave the way for their practical applications.

本项目的核心科学问题是新型金属-有机晶态发光材料的设计合成、多模式光调节与光转换行为及其在可见-近红外波段的发光应用基础研究。重点通过有机配体的设计进行配合物结构裁剪、调控，围绕功能基元的设计及其在空间的集成方式，开展稀土/IB/VIIIB族单核/异核/多核/聚合金属-有机晶态材料的可控合成与能量传递、发光性质研究；探索新型传能与光调制模式,实现单光子、双光子、多光子等不同模式激发下的近红外、可见光大范围发光调制，以及多中心、多波段发光中心组合与白光混合；并进一步将其应用于高效率、低成本光响应、光开关、电致发光器件与固态太阳能电池等领域。希望通过对稀土/IB/VIIIB族金属-有机晶态材料的设计合成、发光调节、能量传递、光电转换、器件优化等过程和机理研究，为金属-有机配合物在光学、光电和器件领域急需的新型晶态发光材料的设计和可控制备提供基础信息和理论、实验依据。

本项目的核心科学问题是新型金属-有机晶态发光材料的设计合成、多模式光调节与光转换行为及其在可见-近红外波段的发光应用基础研究，通过对金属-有机晶态材料的设计合成、发光调节、能量传递、光电转换、器件优化等过程和机理研究，为上述材料在光学、光电和器件领域急需的模型设计和可控制备提供基础信息和理论、实验依据。在项目执行过程中，项目组系统开展了光功能化有机分子、有机配体的结构设计与裁剪，以及配位导向宏观和微观尺度的晶态光电材料的设计组装与性能调控。重点考察了光功能基元的合理设计及其在空间的集成方式，实现了功能化有机分子、有机配体、金属基化合物、金属-有机晶态材料的合理化模型设计与可控合成；探索了新型传能与发光和光调制、光转换机理，实现了不同模式激发下的近红外、可见光大范围发光调制，多中心、多波段发光组合与白光混合，高效敏化的光电转换太阳电池特性，以及光催化与光传感等性能，并考察了上述材料在体相、薄膜、微晶、器件等不同集成条件下的光学与光电转换行为。项目执行四年间，在J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、EES 等期刊上发表高水平研究论文118篇，获国家自然科学二等奖1项，获授权国家发明专利6项，申请国家发明专利11项，申请美国专利1项。培养博士研究生16人，硕士研究生20人，博士后5人。圆满完成了预订目标。