基于苯并噻吩平面格的张力与重组能的理论研究

有机半导体材料在有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)和有机太阳能电池(OSC)等领域应用广泛,但由于各类结构缺陷和迁移率较低,不利于载流子的传输.本文基于苯并噻吩设计并研究了一系列新型有机电荷传输纳米分子,利用密度泛函理论研究了分子轨道、电离能、电子亲和势、张力能和重组能等分子结构和电子性质;利用约化密度梯度函数和正规模式(NM)分析方法计算了分子内的弱相互作用和每个振动模式对重组能的贡献.结果表明,苯并噻吩格子化(形成四元格)之后,与其单体相比,分子的电子重组能降低了至少0.394 eV,空穴重组能降低了至少0.056 eV,证明格子化是降低重组能的一种有效策略.

有机/聚合物π半导体的四元设计原理

从物质结构的角度来看,有机/聚合物半导体是以组合π-轨道为主要电荷载流子输运通道的分子凝聚态固体.其化学本质是π系统,可以通过π-轨道的分子工程技术来巧妙地合成.本文以自己课题组的工作为主线,从物理有机化学的角度,阐述了有机/聚合物半导体设计的基本四要素,即电子结构、空间位阻、构象与拓扑以及超分子弱作用.同时,总结了四个单元要素在有机/聚合物半导体设计方面的研究进展,并展望了四元设计正成为科学家的一种重要思维模式.

“有机功能材料与器件”课程实验教学模式初探

有机功能材料与器件是化学、材料化学、材料物理等专业的一门专业选修课,它对培养研究型人才和激发学生创造力具有重要支撑作用。为提升该课程的教学效果,作者根据当前课程教学模式发展的特点,将新的教学方法(如参与式教学、虚拟仿真实验教学平台)引入课程教学中,建立了“以学生为中心”“虚实互促”融合的实验教学模式。通过新教学模式的实践,有效激发了学生的学习兴趣和实验积极性,提高了教学效果,进一步提升了学生的综合能力。

非平面型受阻胺共混芴类电致蓝光材料

低能绿光发射带是导致蓝光材料稳定性差的重要原因。为了更有效地抑制聚芴类绿光带的产生,设计共混非平面的抗氧化受阻胺(TMP-BPFT)来提高该类材料的光谱稳定性的方案,该方法可以同时抑制聚集与阻断芴酮生成过程。绿光指数(I(绿光中心波长)/I(第一发射峰))定量衡量了掺杂TMP-BPFT与三聚芴(TDHF)绿光发射带的关系。退火实验表明,在退火144h后,掺杂TMP-BPFT的TDHF与未掺杂的TDHF的绿光指数分别为0.5和4.5,这说明非平面的抗氧化受阻胺具有良好的光谱稳定作用。该研究工作表明具有隔离发色团和抗氧化作用的非平面型受阻胺衍生物是一类有效的电致蓝光材料的稳定剂。

聚集诱导的荧光增强体系研究进展

聚集诱导的荧光增强(AIEE)现象是近几年备受关注的一个研究领域,文中纵观了该领域的进展,做了一个较为详尽的综述报道。具有该性质的体系主要包括多苯基取代的烯烃类、吡喃的衍生物以及二苯基二苯并环戊二烯类等。这种反常的聚集荧光增强现象多数是由于固态或聚集状态下分子内的自由旋转运动受到极大的抑制所引起的。对于具有AIEE性质化合物的结构-性质研究有利于寻找更有效的发光功能材料。

湿法制备氧化石墨烯/碳纳米管电极的聚合物太阳能电池器件

湿法制备聚合物太阳能电池具有过程简单、大面积制备以及低成本等优点,它是新型太阳能电池技术走向应用的策略之一。文中在室内条件下采用湿法旋涂方法制备了氧化石墨烯/碳纳米管混合薄膜,该薄膜具有良好的透光性与导电性,方块电阻为4 500 ohm/sq时相对应薄膜的透光率达到90%(550 nm)。此外,场效应测试表明该混合薄膜呈现p型半导体特性,表明可用于解离空穴的收集。所以,基于该导电薄膜为电极材料制备的聚合物二极管具有光伏效应,在能量转换中有潜在应用。

核壳结构银纳米线的合成及神经形态网络特性

银纳米线由于具有独特的核壳结构,被用于构建神经形态纳米线网络。以经典多元醇法为模板,设计正交实验合成了一系列核壳结构银纳米线,分析了反应温度、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的相对分子量、PVP用量和卤离子含量等因素对银纳米线长度、直径及核壳结构微观特征的具体影响。结果表明,相对分子质量高的PVP更适合制备具有AgNWs-Ag核壳结构的银纳米线;由银纳米线组成的神经形态纳米线网络表现出类似人工突触行为的忆阻响应曲线,其神经形态特性受银纳米线核壳结构微观特征影响,并表现出明显的湿度依赖特性。

科研成果转化为创新性实验探索与实践

创新性实验项目对于激发学生的创新思维,掌握思考和解决问题的方法,提高其创新实践能力具有重要的意义。将学院教师的"一锅法制备螺环氧杂蒽有机半导体材料"科研成果转化为创新性实验项目,应用到本科实践教学中。通过该实验项目让本科生了解最新的科研动态,一方面弥补了日常实验教学中设计型实验的不足,另一方面让本科生体会到科学研究的基本思路和方法,为科研成果向创新性实验教学转化提供了相关的经验。

MTMP光接枝改性聚乙烯薄膜的研究

以二苯甲酮为光引发剂 ,实现了反应型受阻胺哌啶醇衍生物 4- (甲基丙烯酰氧基 ) -2 ,2 ,6,6-四甲基哌啶醇酯 ( MTMP)作为单体在聚乙烯薄膜 ( L LDPE)表面进行液 -固相光接枝聚合以改善其光稳定化性能 .采用全反射红外光谱 ( ATR- FTIR)对接枝后样品膜进行了表面羰基分析 ,并以黄度指数 ( YI)为表征参数对光接枝前后的 L LDPE薄膜样品进行了光氧化降解试验 .结果表明 :在 MTMP- g- L LDPE光接枝体系中 ,接枝率分别与辐照时间和单体溶液浓度呈线性增长关系 ;接枝后 L LDPE样品膜的羰基特征吸收峰 ( A172 5 cm- 1 )和接枝率随辐照时间呈同步增长规律 ;接枝后 LLDPE样品膜的光稳定性 ( 1 /YI)

基于螺芴氧杂蒽的新型主体材料的合成及其光电性能

采用经典的乌尔曼(Ullmann)反应合成了基于螺芴氧杂蒽和苯并恶唑苯胺的新型主体材料SFX-2-BOA、SFX-2'-BOA和SFX-3'-BOA。光谱测试表明该系列化合物的荧光发射能与部分常用的客体发光材料的吸收光谱重叠,从而实现Forster能量转移。循环伏安测试结果表明苯并恶唑苯胺的引入可以有效降低分子的LUMO能级和提升HOMO能级,可同时改进空穴和电子的注入与传输能力。

芴基张力半导体结构和光电性质的理论研究（英文）

通过对模型化合物环四-9,9'-二甲基-2,7-芴及其系列的环芴衍生物[n]CFs(n=3-8)的结构、张力能以及光电性质的研究来进一步探讨空间张力对材料光学及电学性质的影响。研究结果表明,随着化合物中芴基数量和直径的增加,张力能减小,能隙增大。具有相同芴基数目的环芴分子,随着分子中张力能减少,分子电离电势逐渐增加,而电子亲和能逐渐减小。通过对模型化合物的空穴和电子重整能研究发现,其数值很接近,说明该类材料是一类潜在的双极性传输材料。同时还发现[n]CFs中,随着张力的减少,其第二发射峰的波长发生了蓝移。综上所述,空间张力为设计多功能有机半导体材料提供了有力工具。

科研成果向本科实验教学转化的探索

有机电子信息时代是二十一世纪的主题,针对有机半导体材料在有机电子领域扮演重要的角色。探索将本课题组的"一锅法合成氮杂螺芴氧杂蒽有机半导体材料"科研成果转化为实验教学。通过这种形式把科研成果的最新研究进展、国内外研究现状及时转化为实验教学中,使学生能够了解到最新的科研动向、掌握最新的实验操作技术。这种改革无疑会使教学和科研都充满勃勃的生机。将科研和教学相结合,促进了教学方法的改革和教学方式的创新,也培养了适应社会发展需要的高素质人才。

聚芴类半导体光谱稳定性

有机半导体的物理和化学性质直接影响其光电器件的性能,这为物理化学提出了新的研究内容与挑战.其中,聚芴类蓝光二极管的光谱稳定性及低能发射带(LEEB)的起源问题是国际上近十年的热点问题之一.本文系统概述了低能发射带的现象、表征方法以及可能的形成机理,包括链间作用导致的激基缔合物发射、器件制备或降解过程形成的芴酮缺陷发射、芴酮聚集态发射以及聚芴端羟基界面氧化导致的绿光发射.本文综述各种物理掺杂和界面调控改善聚芴类二极管蓝光稳定性的策略,着重论述非平面基团的空间位阻、分子构象与链的拓扑结构以及引入抗氧化受阻胺光稳定剂来提高其光谱稳定性策略.

一种受阻胺封端的聚芴蓝光材料的合成及其稳定性研究

以五甲基哌啶醇、对溴苯酰氯为原料合成了一种受阻胺抗氧稳定剂,通过Suzuki反应将其封端到聚(9,9-二辛基)芴上.通过核磁共振谱、凝胶渗透色谱对合成材料的分子结构进行了表征;并利用荧光发射光谱和退火方法,对其光谱热稳定性进行了细致研究.实验结果表明,当在聚芴分子链上引入受阻胺五甲基哌啶醇后,其荧光发射光谱的稳定性显著提高,绿光区发射现象明显减弱.

电致蓝光芴取代聚芴的合成与光谱稳定性

为了筛选高效稳定的聚合物电致蓝光材料,设计合成了三苯胺和芴取代的二芳基芴单体,并通过Suzuki缩聚合成了交替共聚物TPAFF-co-F和TPAFF-co-P.将二辛基芴引入聚芴的9位可以增加其溶解度,同时具有屏蔽主链和减少主链芴9位被氧化的作用,三苯胺基团将有利于提高空穴在阳极界面的注入能力.200℃下空气中退火24h实验表明,在相同条件下,绿光指数(Igreen/Iblue)顺序为聚(9,9-二辛基芴)(1.07)>TPAFF-co-F(0.65)>TPAFF-co-P(0.47),证明了烷基芴引入减少了主链氧化的几率.还制作了发光二极管器件,其结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/TPAFF-co-F或TPAFF-co-P(80nm)/Ba(4nm)/Al(120nm).在高电流密度下它们保持了良好的光谱稳定性,在547mA·cm-2电流密度下,TPAFF-co-F的CIE(国际发光照明委员会)坐标为(0.22,0.24),TPAFF-co-P的CIE坐标为(0.24,0.26),后者的电流效率为0.712cd·A-1.

基于激子和电致激基复合物双重发光的白光OLED

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)。

科研成果转化为本科生综合实验课程的探索与实践

综合实验课程是本科生能力培养的重要载体,课程内容和授课方式对于激发学生的学习兴趣,训练其创新思维,提高学生的创新能力,具有重要的意义。将最近的光电材料研究最新成果转化为我院本科生综合实验课程,通过该实验课程的教授,让我院本专业的本科生了解该专业的最新科研动态。弥补了传统实验教学中实验内容成旧,同时让该专业本科生了解到本学科研究的基本思路和方法,为科研成果转化为本科生综合实验课程提供了相关的经验。

4,5-二氮杂芴光电材料的合成及薄膜器件的应用

氮杂芴类是构筑有机、聚合物半导体的重要单元,已经成为塑料电子领域研究的热点。对比芴类单元,二氮杂芴具有配位超分子作用与强电子亲合能双层功能,因此,该类半导体材料延伸了芴类半导体在有机薄膜器件、生物传感以及医学中的应用。目前,4,5-二氮杂芴类材料已被广泛应用于电子传输材料、有机发光类材料、敏化太阳能电池、发光配合物、传感材料及其杀菌材料等方面,文中重点描述了4,5-二氮杂芴光电材料的合成以及薄膜器件应用。

可溶液加工的蒽醌/芴类双极性荧光材料的合成及其光电性质

通过Suzuki反应合成得到了一种可溶液加工的蒽醌/芴类双极性荧光材料2-蒽醌基-9,9′-二异辛基芴(FAA),利用紫外吸收光谱和荧光发射光谱对其光物理性质进行了初步研究,并采用密度泛函理论计算方法分析了分子光物理性质的本质。通过单载流子器件的性能测试,证实了FAA具有较好的双极性传输特性。进而研究了该材料的电致发光性能,将其掺杂于主体材料1,3-双(9-咔唑基)苯(mCP)中,利用旋涂法制备了结构为ITO(氧化铟锡)/PEDOT:PSS(聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐)/mCP:FAA/TmPyPb(1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯)/LiF/Al的有机发光二极管。器件的启亮电压约为7.4 V,最大亮度为1719 cd?m^(-2),最大电流效率和最大功率效率分别为1.66 cd?A^(-1)和0.56 lm?W^(-1);同时,结合器件各功能层的能级结构图,探讨了其电致发光机制。

一种基于风车格结构的有效降低内重组能的咔唑类格子化分子

基于密度泛函理论(DFT)设计了一种新型的由4个咔唑组成的类芴风车格(GZP)的有机半导体材料,研究了其结构特点及热力学和电子性质.结果表明,GZP分为船式和椅式2种构象,且船式构象GZP1(0 k J/mol)比椅式构象GZP2(122.88 k J/mol)稳定;GZP1构象的内孔径为0.298 nm,外孔径为1.079 nm;GZP1的内重组能非常低,空穴和电子重组能分别为0.089和0.106 e V,可作为潜在的电荷传输材料.