圆偏振发光超分子及高分子材料的设计、合成及性质研究

作     者：谢倜倜 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张文勤;陈于蓝

授予年度：2021年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：手性 圆偏振发光 自组装 聚集诱导发光 机械力诱导发光 

摘      要：圆偏振发光(CPL)材料由于其独特的手性光学性质,在液晶显示,光电器件,光学传感器,不对称合成及信息存储等领域有着广阔的应用前景。与传统无机体系相比,有机小分子和高分子具有结构易修饰、光物理性质可调、易加工等优点,近年来在构筑性能优异的CPL材料方面逐渐受到关注。发光不对称因子(g)和荧光量子产率(Φ)是评价CPL特性的两个关键参数。如何获得同时具有高g和高Φ的有机小分子/高分子CPL体系、发展新的策略实现其CPL活性的调控是这一领域的难点和挑战。针对以上两个问题,本论文从发光结构单元的设计、聚集态结构的调控和外场响应方式的拓展三方面开展研究,发展了两类CPL超分子及高分子材料,主要内容如下:(1)结合超分子自组装策略和聚集诱导发光(AIE)特性在构筑先进发光材料方面的优势,设计合成了一类以三联苯(TP)为核,外围手性烷基链修饰、通过氢键链接的coil-rod-coil型分子。研究发现,这类分子能在π-π堆积、氢键和范德华力的协同作用下自组装,在多种聚集状态(如不良溶剂中、薄膜态和凝胶态)下,都能得到长度可达数微米、旋向可调的螺旋状纳米纤维。烷基链的手性通过超分子自组装转移到具有AIE性质的TP核上,使组装体不仅具有AIE性质,同时还能产生CPL,其g可达10,Φ可达56.7%。而在稀溶液中,这些未聚集的分子不具有CPL性质。这些结果表明,简单的分子设计和单一组分的自组装,有望为发展同时具有高g和高Φ的手性发光超分子软材料开辟一条通用的途径,有望推动CPL材料的实际应用。(2)将高分子力化学与圆偏振发光体系相结合,通过将力响应基团—蒽炔-马来酰亚胺D-A结构(DA)引入到手性聚合物骨架—交联(1R,2S,4R)-1,7,7-三甲基双环[2.2.1]庚烷-2-丙烯酸酯(PLBA)中,制备了一类具有力诱导CPL特性的交联聚合物DA-PLBA。在压力作用下,聚合物薄膜中的DA基团发生逆D-A反应,生成具有蓝色荧光的蒽炔单元,手性骨架提供的手性环境使这种发光同时具有CPL特性。这些结果丰富了刺激响应性CPL体系的种类,为制备新型CPL高分子材料提供了一个新的思路。