固液双态高效发光的液晶分子的合成、相结构及光物理性质

常见的有机发光分子主要有聚集导致猝灭(ACQ)分子和聚集诱导发光(AIE)分子。前者仅在单分子态(如稀溶液)高效发光,而后者仅在聚集态(如固态)高效发光。本工作中,我们合成了一种在稀溶液和聚集态均能高效发光的液晶分子(MS-12),并表征了其液晶性质和光物理性质。MS-12的两端为树枝单元,中间为长棒状的刚性核,可看作典型的Phasmid型液晶基元;刚性核由氰基二苯乙烯(AIE单元)和苯炔苯(ACQ单元)单元构成;由于氰基的强吸电子效应,MS-12具有D-A-π-A-D的结构特征。MS-12在固态形成六方柱状液晶相,单分子层厚度(~0.44 nm)的单胞内含有~4个分子;其在稀溶液态高效发光,在四氢呋喃中荧光量子产率(QY)~78.1%,在固态表现出AIE分子的性质,在本体液晶态的QY~59.6%。本研究为多态发光分子的设计,尤其是多态发光液晶分子的设计提供了有效的方案。

一种三态发光的液晶基元合成、自组装及光物理性质

聚集导致猝灭(ACQ)分子在单分子态(如稀溶液)高效发光,而聚集诱导发光(AIE)分子在聚集态(如固态)高效发光。这一单态发光的特性严重制约着发光材料的应用。本工作中,我们合成了一种三态(溶液、凝胶、液晶)发光的phasmid液晶基元(PHAgen-12),并考察了其自组装性质与光物理性质。PHAgen-12的两端为一代树枝单元,中间为“二苯基氰基乙烯(AIE)+二苯基丁二炔(ACQ)+二苯基氰基乙烯(AIE)”的刚性核,具有D-A-π-A-D的特征。该分子在普通溶剂(如THF、DCM)中可以溶解;在选择性溶剂烷烃中形成柱状胶束,并可凝胶化;在固态形成六方柱状液晶相,单分子层厚度(~0.44 nm)的单胞内含有~4个分子。PHAgen-12在单分子态表现出ACQ分子的性质,在氯仿中荧光量子产率(QY)为~90.3%;在聚集态表现出AIE性质,PHAgen-12/十二烷凝胶体系(质量百分比为30%)的QY为58.5%,本体液晶态的QY为85.5%。

甲壳型液晶高分子的分子形状和相结构调控:从片状分子到柱状分子和从层状相到柱状相

为调控甲壳型液晶高分子(MJLCPs)的分子形状和相结构,以“苯-苄酯-苯”为柔性连接基团设计了一个新的MJCLP 1P,为对比研究,又设计了一个化学结构相似但含有“苯-酯-苯”刚性连接基团的MJLCP 2P.研究结果表明,参考聚合物2P呈现稳定的层状液晶相,其分子形状应为片状构象;目标聚合物1P低温时形成层状液晶相,高温则为柱状液晶相,其分子形状应分别为片状和棒状.本研究提出了1P的分子形状和相转变的机理:低温时,“苯-苄酯-苯”采取反式构象,侧链类似于棒状液晶基元,整个分子为片状,进而形成层状液晶相;高温时,“苯-苄酯-苯”采取旁氏构象,侧链对主链的甲壳效应增加,驱动整个分子为棒状,进而形成柱状液晶相.通过在MJLCPs的侧链中引入“苯-苄酯-苯”柔性连接基团,实现了MJLCPs的分子形状和相结构调控.