陈俊:基于新型螺烯衍生物手性发光材料的合成及其性能研究论文

陈俊:基于新型螺烯衍生物手性发光材料的合成及其性能研究论文

本文主要研究内容

作者陈俊(2019)在《基于新型螺烯衍生物手性发光材料的合成及其性能研究》一文中研究指出:手性发光材料有希望应用于3D显示、信息存储、非线性光学、自旋电子元件和生物探针等方面。用手性发光材料替代传统的非手性发光材料应用于OLED器件中,使器件具备圆偏振发光性能乃至实现完全的圆偏振发射,是实现轻薄高效的3D显示技术的一种十分具有潜力的发展方向。然而目前已报道的手性圆偏振发光材料普遍存在着器件性能较差或者发光不对称因子(glum因子)较低的问题,还远达不到可以应用的程度,因此探索提高手性圆偏振发光材料glum因子的策略,获得兼具优良器件性能和高glum因子的手性圆偏振发光材料是目前亟待解决的问题。1.螺烯由于其固有的螺旋手性和π共轭电子结构,使其随着芳香环的增多表现出高各向异性,具有非常强的手性光学性能,然而,传统的螺烯结构单调,缺乏官能团和修饰位点,难以开发多样化应用及进行后续改造,且合成策略中在光环化反应时由于位阻作用和反应位点多容易产生非邻位稠合的异构体。为了解决这一问题,提高光环化反应的选择性,本研究使用2-羟基咔唑为原料,设计合成了g 种新型螺烯衍生物分子,通过在环化反应的非目标位点引入占位基团(甲氧基),确保了环化反应中关环位点的单一性,提高了关环产率,也使得获得的螺烯骨架富含官能团(2个甲氧基,2个氮杂原子),使其具备了多样化的修饰位点和改造潜力。2.本研究基于前段中所述的螺烯分子,设计合成了两种在螺烯端基含有三氟甲基嘧啶和三氟甲基吡啶吸电子基团的D-A结构螺烯衍生物(9NTN和9TFP),这些螺烯衍生物采用了含有三氟甲基的吸电子基团,使之易于升华提纯并制备蒸镀型电致发光器件。9NTN和9TFP的外消旋体通过手性半制备高效液相色谱进行拆分,获得的对映异构体在320℃下仍能保持原有构型而不发生消旋。测试这些对映异构体的圆二色(CD)光谱和圆偏振发光(CPL)光谱发现,对映体P-9TFP和M-9TFP的glum因子较高,在最大发射峰处分别为3.7×10-3和-3.8×10-3。选取P-9TFP和M-9TFP作为客体发光材料进行了圆偏振有机发光二极管(OLED)器件ITO/HATCN(4nm)/TAPC(48nm)/P-9TFP or M-9TFP(15 wt%):TCTA(8nm)/TCTA(1nm)/TmPyPB(48nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)的制备,观测到了圆偏振电致发光(CPEL)信号并获得了其圆偏振电致发光光谱,其在最大发射峰处的电致发光不对称因子(gEL因子)分别为0.8×10-3和-1.1×10-3。其起亮电压、亮度、电流效率和外量子效率等器件性能在同类材料中也处于领先水平(起亮电压为3.18V,10V时亮度为4755cd m-2,最大电流效率为5.6cd A-1,最大外量子效率为3.0%)。3.荧光分子由于其固有缺陷,使得以荧光分子为客体发光材料的OLED器件内量子效率最大不超过25%,外量子效率一般最大不超过5%,限制了其在有机电致发光器件中的应用。而热激活延迟荧光分子最大内量子效率可以达到100%,我们期望将9NTN和9TFP改造成手性热激活延迟荧光(TADF)分子。对于9NTN和9TFP,虽然具有D-A结构,但是荧光寿命的测试结果表明其并非TADF分子。结合理论计算的结果推测可能是由于螺烯的共轭度过大而三氟甲基吡啶和三氟甲基嘧啶吸电子能力过小,导致HOMO和LUMO轨道重叠较大,△Est过大,没有热激活延迟荧光现象产生。为了解决这一问题,采用了吸电子能力更强的二苯砜作为吸电子基团构建了目标产物9F,并对9F进行了手性拆分和理论计算,测试了其电化学性质、紫外可见吸收光谱、发射光谱、CD光谱、CPL光谱及低温光谱。根据低温光谱计算得到化合物9F的S1和T1态能级差△Est为0.43 eV,表明其也并非TADF分子。在后续的工作中,我们计划将吸电子基团连于螺烯的中部或者减小螺烯结构的共轭程度,期望获得螺烯型的手性TADF分子。

Abstract

shou xing fa guang cai liao you xi wang ying yong yu 3Dxian shi 、xin xi cun chu 、fei xian xing guang xue 、zi xuan dian zi yuan jian he sheng wu tan zhen deng fang mian 。yong shou xing fa guang cai liao ti dai chuan tong de fei shou xing fa guang cai liao ying yong yu OLEDqi jian zhong ,shi qi jian ju bei yuan pian zhen fa guang xing neng nai zhi shi xian wan quan de yuan pian zhen fa she ,shi shi xian qing bao gao xiao de 3Dxian shi ji shu de yi chong shi fen ju you qian li de fa zhan fang xiang 。ran er mu qian yi bao dao de shou xing yuan pian zhen fa guang cai liao pu bian cun zai zhao qi jian xing neng jiao cha huo zhe fa guang bu dui chen yin zi (glumyin zi )jiao di de wen ti ,hai yuan da bu dao ke yi ying yong de cheng du ,yin ci tan suo di gao shou xing yuan pian zhen fa guang cai liao glumyin zi de ce lve ,huo de jian ju you liang qi jian xing neng he gao glumyin zi de shou xing yuan pian zhen fa guang cai liao shi mu qian ji dai jie jue de wen ti 。1.luo xi you yu ji gu you de luo xuan shou xing he πgong e dian zi jie gou ,shi ji sui zhao fang xiang huan de zeng duo biao xian chu gao ge xiang yi xing ,ju you fei chang jiang de shou xing guang xue xing neng ,ran er ,chuan tong de luo xi jie gou chan diao ,que fa guan neng tuan he xiu shi wei dian ,nan yi kai fa duo yang hua ying yong ji jin hang hou xu gai zao ,ju ge cheng ce lve zhong zai guang huan hua fan ying shi you yu wei zu zuo yong he fan ying wei dian duo rong yi chan sheng fei lin wei chou ge de yi gou ti 。wei le jie jue zhe yi wen ti ,di gao guang huan hua fan ying de shua ze xing ,ben yan jiu shi yong 2-qiang ji ka zuo wei yuan liao ,she ji ge cheng le g chong xin xing luo xi yan sheng wu fen zi ,tong guo zai huan hua fan ying de fei mu biao wei dian yin ru zhan wei ji tuan (jia yang ji ),que bao le huan hua fan ying zhong guan huan wei dian de chan yi xing ,di gao le guan huan chan lv ,ye shi de huo de de luo xi gu jia fu han guan neng tuan (2ge jia yang ji ,2ge dan za yuan zi ),shi ji ju bei le duo yang hua de xiu shi wei dian he gai zao qian li 。2.ben yan jiu ji yu qian duan zhong suo shu de luo xi fen zi ,she ji ge cheng le liang chong zai luo xi duan ji han you san fu jia ji mi ding he san fu jia ji bi ding xi dian zi ji tuan de D-Ajie gou luo xi yan sheng wu (9NTNhe 9TFP),zhe xie luo xi yan sheng wu cai yong le han you san fu jia ji de xi dian zi ji tuan ,shi zhi yi yu sheng hua di chun bing zhi bei zheng du xing dian zhi fa guang qi jian 。9NTNhe 9TFPde wai xiao xuan ti tong guo shou xing ban zhi bei gao xiao ye xiang se pu jin hang ca fen ,huo de de dui ying yi gou ti zai 320℃xia reng neng bao chi yuan you gou xing er bu fa sheng xiao xuan 。ce shi zhe xie dui ying yi gou ti de yuan er se (CD)guang pu he yuan pian zhen fa guang (CPL)guang pu fa xian ,dui ying ti P-9TFPhe M-9TFPde glumyin zi jiao gao ,zai zui da fa she feng chu fen bie wei 3.7×10-3he -3.8×10-3。shua qu P-9TFPhe M-9TFPzuo wei ke ti fa guang cai liao jin hang le yuan pian zhen you ji fa guang er ji guan (OLED)qi jian ITO/HATCN(4nm)/TAPC(48nm)/P-9TFP or M-9TFP(15 wt%):TCTA(8nm)/TCTA(1nm)/TmPyPB(48nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)de zhi bei ,guan ce dao le yuan pian zhen dian zhi fa guang (CPEL)xin hao bing huo de le ji yuan pian zhen dian zhi fa guang guang pu ,ji zai zui da fa she feng chu de dian zhi fa guang bu dui chen yin zi (gELyin zi )fen bie wei 0.8×10-3he -1.1×10-3。ji qi liang dian ya 、liang du 、dian liu xiao lv he wai liang zi xiao lv deng qi jian xing neng zai tong lei cai liao zhong ye chu yu ling xian shui ping (qi liang dian ya wei 3.18V,10Vshi liang du wei 4755cd m-2,zui da dian liu xiao lv wei 5.6cd A-1,zui da wai liang zi xiao lv wei 3.0%)。3.ying guang fen zi you yu ji gu you que xian ,shi de yi ying guang fen zi wei ke ti fa guang cai liao de OLEDqi jian nei liang zi xiao lv zui da bu chao guo 25%,wai liang zi xiao lv yi ban zui da bu chao guo 5%,xian zhi le ji zai you ji dian zhi fa guang qi jian zhong de ying yong 。er re ji huo yan chi ying guang fen zi zui da nei liang zi xiao lv ke yi da dao 100%,wo men ji wang jiang 9NTNhe 9TFPgai zao cheng shou xing re ji huo yan chi ying guang (TADF)fen zi 。dui yu 9NTNhe 9TFP,sui ran ju you D-Ajie gou ,dan shi ying guang shou ming de ce shi jie guo biao ming ji bing fei TADFfen zi 。jie ge li lun ji suan de jie guo tui ce ke neng shi you yu luo xi de gong e du guo da er san fu jia ji bi ding he san fu jia ji mi ding xi dian zi neng li guo xiao ,dao zhi HOMOhe LUMOgui dao chong die jiao da ,△Estguo da ,mei you re ji huo yan chi ying guang xian xiang chan sheng 。wei le jie jue zhe yi wen ti ,cai yong le xi dian zi neng li geng jiang de er ben feng zuo wei xi dian zi ji tuan gou jian le mu biao chan wu 9F,bing dui 9Fjin hang le shou xing ca fen he li lun ji suan ,ce shi le ji dian hua xue xing zhi 、zi wai ke jian xi shou guang pu 、fa she guang pu 、CDguang pu 、CPLguang pu ji di wen guang pu 。gen ju di wen guang pu ji suan de dao hua ge wu 9Fde S1he T1tai neng ji cha △Estwei 0.43 eV,biao ming ji ye bing fei TADFfen zi 。zai hou xu de gong zuo zhong ,wo men ji hua jiang xi dian zi ji tuan lian yu luo xi de zhong bu huo zhe jian xiao luo xi jie gou de gong e cheng du ,ji wang huo de luo xi xing de shou xing TADFfen zi 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自南京大学的陈俊,发表于刊物南京大学2019-07-02论文,是一篇关于螺烯衍生物论文,手性发光材料论文,纯有机小分子论文,圆偏振发光论文,器件论文,南京大学2019-07-02论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自南京大学2019-07-02论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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