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非磁性发光材料的磁场效应:从有机半导体到卤化物钙钛矿

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物理学报 2022年第6期71卷 371-385页

作者：陶聪王敬民牛美玲朱琳彭其明王建浦江苏省柔性电子重点实验室江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京工业大学先进材料研究院南京211816

磁场效应(magnetic field effects,MFEs)指的是材料或器件的光电物理特性(包括光致发光、电致发光、注入电流、光电流等)在外加磁场下发生的变化.本文所述的是非磁性发光材料的MFEs,其首先在有机半导体光电器件中被发现.近十几年来,MFE... 详细信息

磁场效应(magnetic field effects,MFEs)指的是材料或器件的光电物理特性(包括光致发光、电致发光、注入电流、光电流等)在外加磁场下发生的变化.本文所述的是非磁性发光材料的MFEs,其首先在有机半导体光电器件中被发现.近十几年来,MFEs作为一种新兴的物理现象引起了广泛的研究;同时它也成为一种独特的实验手段,用以探讨有机半导体中电荷的输运、复合以及自旋极化等过程.近期的研究发现,MFEs不仅存在于有机半导体中,而且在拥有强自旋-轨道耦合作用的金属卤化物钙钛矿材料中被观测到,这既拓展了MFEs的研究方向,也为通过研究MFEs来探索金属卤化物钙钛矿器件的物理机制,进而为提升其器件性能提供了契机.本文重点关注有机半导体和卤化物钙钛矿在磁场下的电致发光和光致发光变化,即发光的磁场效应.回顾了到目前为止主流的理论模型和代表性实验现象,对比分析了磁场下有机半导体和卤化物钙钛矿的发光物理行为.以期为有机及钙钛矿磁场效应领域的研究提供一些思路,同时为有机及钙钛矿发光领域的发展贡献些许想法.

关键词：有机半导体卤化物钙钛矿发光器件磁场效应

葡萄糖异构化对其糖聚合物蛋白识别功能的影响

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高分子学报 2017年第12期27卷 1955-1965页

作者：卢晓梅焦剑梅黄维南京工业大学江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

设计合成了具备良好的近红外吸收性能的苝酰亚胺大分子引发剂,并通过原子转移自由基聚合(ATRP)和后修饰方法制备了重复单元分别为一位羟基葡萄糖(1-Glc)和六位羟基葡萄糖(6-Glc)的糖聚合物.该聚合物在水溶液中能形成苝酰亚胺为核,糖聚... 详细信息

设计合成了具备良好的近红外吸收性能的苝酰亚胺大分子引发剂,并通过原子转移自由基聚合(ATRP)和后修饰方法制备了重复单元分别为一位羟基葡萄糖(1-Glc)和六位羟基葡萄糖(6-Glc)的糖聚合物.该聚合物在水溶液中能形成苝酰亚胺为核,糖聚合物为壳的纳米聚集体.通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对聚合物在水溶液中的形貌、大小以及光学性能进行了分析表征,聚合物在650~750 nm有较好的近红外吸收特性;通过光声仪测试了聚合物的光声性能,结果表明苝酰亚胺糖聚合物具有较强的光声信号;为研究葡萄糖异构化对糖聚合物蛋白识别功能的影响,采用多种表征手段如浊度法、动态光散射研究了聚合物和凝集素半刀豆蛋白(concanavalin A,Con A)的结合.发现随着Con A凝集素的加入,PBI-1-Glc溶液的浊度和粒径有着明显的增加,而PBI-6-Glc则几乎没有变化;此外,还利用光声成像技术研究了糖聚合物与Con A之间的相互作用,Con A凝集素可使PBI-1-Glc聚合物的光声信号明显增加,此结果表明光声技术也可以有效地识别2种聚合物与凝集素之间的相互作用.实验结果显示,PBI-1-Glc聚合物与凝集素Con A有强的相互作用,而PBI-6-Glc聚合物则没有,这证实了单糖异构化在影响其与凝集素的特异性识别方面具有一定普适性.

关键词：糖聚合物苝酰亚胺光声成像蛋白质

氮杂氟硼二吡咯接枝聚合物光声造影剂的制备及应用

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高分子学报 2018年第11期28卷 1451-1459页

作者：卢晓梅赵萌黄维南京工业大学江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏省先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

设计合成了氮杂氟硼二吡咯为侧链的聚异丁烯-alt-马来酸酐,该聚合物可作为光声造影剂,应用于小鼠肿瘤的光声成像.首先通过在氮杂氟硼二吡咯侧链上引入给电子基团烷基链,制备出在780~800 nm有吸收的有机染料,利用聚异丁烯-马来酸酐与羟... 详细信息

设计合成了氮杂氟硼二吡咯为侧链的聚异丁烯-alt-马来酸酐,该聚合物可作为光声造影剂,应用于小鼠肿瘤的光声成像.首先通过在氮杂氟硼二吡咯侧链上引入给电子基团烷基链,制备出在780~800 nm有吸收的有机染料,利用聚异丁烯-马来酸酐与羟基的开环反应,将有机染料接枝到聚合物侧链,聚合物在水溶液中形成60 nm的纳米颗粒,纳米颗粒以氮杂氟硼二吡咯染料为核,聚合物为壳.通过动态光散射,透射电子显微镜,紫外-可见光吸收光谱,光热实验等,对纳米颗粒的形貌和光学性质进行表征;研究表明,纳米颗粒不仅具有良好的稳定性,还具备良好的光热性能;体外的MTT细胞实验研究结果表明,这种纳米颗粒具有良好的生物相容性;在800 nm激发下,监测到纳米颗粒具有良好的体外和体内光声信号,表明纳米颗粒具备光声造影剂特性,能够实现活体肿瘤的光声成像.

关键词：近红外氮杂氟硼二吡咯聚异丁烯-alt-马来酸酐光声成像

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具有自支撑结构的有机二维纳米材料研究进展

中国科学：技术科学 2017年第1期47卷 1-12页

作者：杨凯董必亮李绍周黄晓南京工业大学先进材料研究院先进生物与化学制造协同创新中心柔性电子重点实验室南京211816 南京邮电大学先进材料研究院江苏省有机电子与信息显示重点实验室南京210023

具有和石墨烯相似结构的自支撑有机二维纳米材料目前引起了科研人员的浓厚兴趣.这些二维材料具有优异的化学可剪裁性,预计未来在电子器件、有机催化和小分子分离等方面具有广泛的用途.本文首先系统地总结了常见的具有自支撑结构的有机... 详细信息

具有和石墨烯相似结构的自支撑有机二维纳米材料目前引起了科研人员的浓厚兴趣.这些二维材料具有优异的化学可剪裁性,预计未来在电子器件、有机催化和小分子分离等方面具有广泛的用途.本文首先系统地总结了常见的具有自支撑结构的有机二维纳米材料,进一步从自上而下和自下而上的两大类方法着手,介绍了目前常用的制备方法,然后对有机二维纳米材料在生物识别以及光电方面的应用进行了介绍,如生物分子识别、电子器件及荧光增强,最后讨论了目前有机二维纳米材料在制备和性质改进方面面临的问题和未来可能的重点研究方向.

关键词：有机纳米材料二维纳米材料共价有机框架超分子聚合物

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水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展

化学进展 2016年第4期28卷 528-540页

作者：卢晓梅李杰胡文博邓卫星范曲立黄维江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京工业大学南京211816 有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地信息材料与纳米技术研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京邮电大学南京210023

水溶性共轭聚合物研究属于国际前沿研究领域,因其具有水溶性和超级信号放大作用,在生物传感领域展现出良好的应用前景。但由于传统水溶性线型共轭高分子两亲性结构特点,其含有的憎水性刚性共轭链在水溶液中易聚集,水分子对共轭链激发态... 详细信息

水溶性共轭聚合物研究属于国际前沿研究领域,因其具有水溶性和超级信号放大作用,在生物传感领域展现出良好的应用前景。但由于传统水溶性线型共轭高分子两亲性结构特点,其含有的憎水性刚性共轭链在水溶液中易聚集,水分子对共轭链激发态的影响导致其发光效率低(一般小于30%),严重制约了其应用与拓展。如何方便有效构筑高分子的高支化是获得高荧光效率的关键。在本篇综述中,我们综述了水溶性共轭聚合物分子刷的合成技术,分析了其结构与光学性质的关系,为水溶性共轭聚合物分子刷的设计和制备提供指导。另外,总结了水溶性共轭聚合物分子刷在化学生物传感、生物成像、药物运输、癌症治疗等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物分子刷存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望!

关键词：水溶性分子刷共轭聚合物生物成像

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一种高强度准聚轮烷水凝胶的制备及性能研究

高分子学报 2017年第6期27卷 952-958页

作者：李晓珍田思超孙鹏飞范曲立黄维南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地信息材料与纳米技术研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京210023 南京工业大学江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷... 详细信息

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷(PPR)水凝胶,而端基没有修饰糖的MPEG和α-CD只能形成黏度较大的溶液而无法形成稳定存在的凝胶.通过流变仪测试可知水凝胶的弹性模量高达1.0×105 Pa,远大于文献中通过黏土等增强的PPR水凝胶的强度,我们认为该MPEG端基的糖之间能够形成新的"糖交联"点从而有效提高了凝胶的强度.通过向水凝胶中加入和MPEG端基的糖具有相互作用的苯硼酸半酯聚合物(PNIPAM-co-PBOB)或刀豆蛋白(Con A),发现在凝胶中加入PNIPAM-co-PBOB或Con A后可明显降低PPR水凝胶的强度.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对水凝胶的形貌以及微观结构进行表征分析,发现此凝胶的微观结构和文献中报道的PPR水凝胶基本一致,进一步证明了上述结论.

关键词： α-环糊精包结络合 PPR水凝胶糖-糖相互作用

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水溶性苝酰亚胺类材料的合成及其生物应用

化学进展 2017年第2期29卷 216-230页

作者：吴锦钧杨震焦剑梅孙鹏飞范曲立黄维南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地信息材料与纳米技术研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京210023 南京工业大学江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺及其衍生物(PDIs)因其光、热、化学稳定性好,荧光量子效率高的优点,已经在有机场效应晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)、染料激光和有机电致发光器件(OLED)等方面使用,但其自身结构容易π-π堆积,导致水溶性差... 详细信息

3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺及其衍生物(PDIs)因其光、热、化学稳定性好,荧光量子效率高的优点,已经在有机场效应晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)、染料激光和有机电致发光器件(OLED)等方面使用,但其自身结构容易π-π堆积,导致水溶性差,限制了其在生物领域的进一步运用。因此,对PDIs进行修饰,获得可以用于生物体的水溶性PDIs显得尤为重要。本文综述了对PDIs进行水溶性修饰的各种方法:使用阴离子取代基、阳离子取代基和非离子取代基等在PDIs酰亚胺的氮原子位置或者湾位置进行修饰,利用取代基的水溶性、静电排斥作用或者空间位阻效应来实现PDIs的水溶性。同时,进一步阐述了水溶性PDIs在新型荧光探针、光声成像、化学治疗和光动态治疗等方面的应用。

关键词： 3,4,9,10-苝四甲酰二甲胺水溶性修饰生物应用

基于激子和电致激基复合物双重发光的白光OLED

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物理化学学报 2017年第5期33卷 1057-1064页

作者：檀康明闫敏楠王英男解令海钱妍张宏梅黄维南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地和信息材料与纳米技术研究院先进生物与化学制造协同创新分中心南京210023 南京工业大学柔性电子重点实验室和先进材料研究院先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

基于四苯基乙烯衍生物设计合成了两种蓝光材料TPE-4Br和TPE-3Br,并将其作为有机发光二极管(OLED)器件的发光层,研究发现其可与合适的邻层(空穴传输层/电子传输层)形成电致激基复合物。利用材料的本征激子发光及其电致激基复合物发光,可... 详细信息

基于四苯基乙烯衍生物设计合成了两种蓝光材料TPE-4Br和TPE-3Br,并将其作为有机发光二极管(OLED)器件的发光层,研究发现其可与合适的邻层(空穴传输层/电子传输层)形成电致激基复合物。利用材料的本征激子发光及其电致激基复合物发光,可以得到理想的白光电致发光。将TPE-4Br和TPE-3Br掺杂于mCP中作为发光层,以TAPC和TmPyPB分别作为空穴传输层和电子传输层分别制备器件A和器件B,所得器件在操作电压为9 V时的色坐标分别为(0.32,0.33)和(0.31,0.34)。其中器件B的最大亮度和最大电流效率分别为364.66 cd?m^(-2)与0.79 cd?A^(-1)。

关键词：白光有机发光二极管电致激基复合物四苯基乙烯:固态发光

环糊精包结络合作用诱导的水溶性聚芴纳米粒子的制备

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高分子学报 2016年第3期26卷 375-381页

作者：孙鹏飞邓卫星范曲立黄维南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地信息材料与纳米技术研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京210023 南京工业大学江苏省柔性电子重点实验室先进材料研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京211816

首先合成了单取代的β环糊精ATRP引发剂(β-CD-Br),利用核磁、质谱等对其进行了表征,并通过ATRP聚合制备了端基为β-环糊精的水溶性聚合物聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(β-CD-PDMAEMA).聚合物β-CD-PDMAEMA可以通过环糊精与金刚烷之... 详细信息

首先合成了单取代的β环糊精ATRP引发剂(β-CD-Br),利用核磁、质谱等对其进行了表征,并通过ATRP聚合制备了端基为β-环糊精的水溶性聚合物聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(β-CD-PDMAEMA).聚合物β-CD-PDMAEMA可以通过环糊精与金刚烷之间的主客体包结络合作用与端基为金刚烷的聚芴(PFADA)形成水溶性的聚芴纳米粒子.重点探讨了β-CD-PDMAEMA与PF-ADA的质量比和不同的组装方法对纳米粒子尺寸及分布的影响,研究表明质量比为4∶1时通过向2种聚合物的THF混合溶液中缓慢加水的方法可得到流体力学半径(R_h)为80 nm、PDI为0.11的纳米粒子.最后利用透射电子显微镜和原子力显微镜对纳米粒子的形貌进行了表征,进一步依照纳米粒子的R_h随温度升高的实验可以证实纳米粒子具有明显的核壳结构,其中刚性的聚芴为核半径约为50 nm,水溶性的PDMAEMA聚合物为壳.

关键词： β-环糊精聚芴水溶性共轭聚合物纳米粒子主客体包结络合作用