二苯基氧磷修饰的不对称三嗪主体材料的理论研究

近年来,电致磷光器件因其在全色显示和固体照明领域的潜在应用而备受关注。文中针对电致磷光器件中的主体材料,设计了基于二苯氧磷的一系列三嗪衍生物,并通过密度泛函理论(DFT)对三嗪衍生物进行了系统的量子化学理论研究。研究发现:三嗪核决定了该类材料具有较高的三线态能级(2.84 eV^3.02 eV),而其前沿轨道能级可通过二苯氧磷和咔唑修饰单元数量及其比例来逐级调控,最高占据轨道(HOMO)由咔唑决定,维持在-5.85 eV;而最低未占据轨道(LUMO)受二苯氧磷影响,可以从-1.42 eV降低到-2.33 eV,从而具有独立可调的LUMO能级。综合比较发现,具有两个咔唑和一个二苯氧磷的不对称三嗪(DCzPT)比较适合作为蓝光客体的主体材料,这是因为DCzPT不仅具有高的三线态能级(3.02 eV)和低的LUMO值(-1.74 eV),而且具有较高的电子和空穴的传输能力。

非周期微纳结构增强有机发光二极管光耦合输出的研究进展

有机发光二极管(OLED)具有功耗低、重量轻、色域宽、响应时间快及对比度高等优点,在全彩平板显示和固态照明等领域均显现出巨大的应用潜力,受到人们的广泛关注.然而,较低的光输出效率使得器件的外量子效率远低于内量子效率,这严重制约了OLED器件的发展和应用.因此如何提高OLED器件的光耦合输出效率己成为备受关注的研究课题.本文主要介绍了采用非周期微纳结构提高OLED器件光耦合输出效率的最新研究进展,对随机微纳透镜结构、光散射介质层、聚合物多孔散射薄膜、随机凹凸波纹结构及随机褶皱结构等多种对器件亮度分布和光谱稳定性无明显影响的光耦合输出技术进行了总结和讨论.最后,对提高OLED器件光耦合输出研究做了总结和展望.

类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用

由单层或几层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(graphene-like MoS2)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物,近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点.本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法,包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的"自上而下"的剥离法,以及以高温热分解、水热法等为主的"自下而上"的合成法;介绍了其常用的结构表征方法,包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱等;概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-可见(UV-Vis)吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理;总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展,展望了这类新型二维层状化合物的研究前景.

等离子激元单颗粒纳米生物探针界面调控与应用

本研究主要利用不同形貌、尺寸的单个等离子激元纳米颗粒为基底,实现了高灵敏的生物传感,检测灵敏度达到单分子水平;结合DNA特异杂交与折纸技术,实现生物分子在等离子激元界面状态的精确调控,并对其形态转变的动力学过程进行观测。经过多年的研究,我们在单颗粒水平上构建了一系列基于等离子激元的高灵敏高选择性纳米生物传感器,这些创新成果推动了纳米生物传感分析化学的发展。

基于N,C螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物及其光电应用

具有N,C-螯合π共轭骨架的四配位有机硼化合物,其分子内存在的B-N配位作用使分子骨架趋于平面,π共轭性增强,使这类化合物具有较高的电化学和热学稳定性、优异的发光性能和强的电子亲和势,成为非常有发展前景的新型光电材料,已在有机发光二极管(OLEDs)、有机场效应晶体管(OTFTs)、有机太阳能电池、传感等方面进行了广泛研究。在本文中,我们主要介绍了N,C-螯合四配位有机硼化合物的合成方法及其在电子传输材料、发光材料、光致变色材料及有机太阳能电池材料中的应用研究。

苯基磷氧衍生物在蓝光有机电致发光器件中的应用

苯基磷氧不仅具有宽的带隙、高的三线态能级、优异的热稳定性、良好的溶解性和吸电子能力,而且具有很好的化学可修饰性,通过引入不同的功能单元,可有效地调节材料的载流子注入与传输,因此苯基磷氧衍生物在有机光电材料领域得到了广泛研究并展现出良好的应用前景,近年来苯基磷氧衍生物的合成及应用成为蓝光有机发光二极管研究的热点之一。根据苯基磷氧衍生物在蓝光有机二极管中的作用不同,综述苯基磷氧衍生物作为蓝光主体材料、电子传输材料、发光材料的研究现状,对其分子结构设计与合成、热学性质、光物理性质、电化学性质及器件性能等方面作了详细归纳总结,展望了苯基磷氧衍生物的应用前景和未来研究方向。

用于锂金属电池的聚合物固态电解质的研究进展

聚合物固态电解质因其质轻安全、结构可设计以及优异的机械性能,成为高能量密度、高安全性全固态电池的潜在材料,逐渐成为研究的重点.但因其结晶度高、室温离子电导率低等缺陷也限制其进一步商业化.本综述梳理了近年来比较优越的聚合物固态电解质种类,包括聚醚类聚合物、聚碳酸酯类聚合物、氟化聚合物、聚离子液体聚合物、单离子传导聚合物,围绕如何提升离子电导率,重点回顾了针对不同基质的结构设计和合成工艺方面的创新.最后阐述了聚合物固态电解质目前面临的基础研究和应用问题,以期为新型聚合物固态电解质的设计与制备提供新思路.

荧光有机小分子纳米材料的合成及其应用

由于荧光有机小分子纳米材料在有机电子和生物传感方面具有良好的潜在应用,已逐渐成为有机纳米材料研究的一个热点。本文综述了荧光有机小分子纳米材料的最新研究进展,重点介绍了制备荧光有机小分子纳米材料的多种合成方法,这些方法主要包括再沉淀法、离子缔合法、自组装法、微乳液法、激光烧蚀法、吸附剂辅助物理气相沉积法。本文简要概括了这几种合成方法的优缺点,另外还比较了不同合成方法所制备材料的光电物理性质,并对其在有机光电器件、化学生物传感和生物成像等领域的应用进行了阐述。

有机光电材料在光声成像领域的应用

光声成像技术是采用"光激发声探测图像重建"的方法进行成像的一种新型分子影像技术。作为一种非侵害性的成像技术,光声成像既具备了声学成像技术穿透深度高的特点,也具备了光学成像技术高分辨率和高对比度的特性,克服了传统光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的缺陷。然而目前光声成像技术仍缺乏合适造影剂,严重制约了其应用与拓展,因此设计开发高效的光声造影剂是光声成像技术发挥其巨大潜能的关键。本文综述了五类有机光声造影剂(苝酰亚胺类、花菁类、BODIPY类、卟啉类和聚合物类)的研究进展,着重分析其结构与光学性质相关的构效关系,为有机光声造影剂的设计和开发提供指导,最后对有机光声造影剂存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望。

基于含硫席夫碱衍生物的荧光增强型Hg2＋探针

文中设计合成了新的含硫原子的席夫碱(Schiff base)衍生物CzSB,该化合物可以作为荧光增强型Hg2+探针。通过紫外-可见光吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针CzSB对Hg2+的响应过程,Hg2+的加入显著增强探针的荧光发射。探针CzSB对金属离子的识别作用和竞争选择能力也经由荧光光谱进行了研究,结果表明该探针对Hg2+具有较高的选择响应性并且不受其他常见金属离子的干扰。初步探讨了该探针分子与Hg2+的结合模式和荧光增强机理,Job曲线表明探针CzSB与Hg2+以1∶2计量比配位。

三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料中的应用

有机电致发光技术在通讯、信息、显示和照明等领域显现出巨大的商业应用前景,十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一。相对于无机电致发光材料,有机电致发光材料具有许多优点。近年来,三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料方面的研究吸引了大批研究者的关注。由于磷原子自身性质,可以形成5个共价键,所以膦氧基团极易和其他基团连接形成以其为核的衍生物。由于氧原子具有很强的电负性,这就使膦氧结构高度极化并具有强的吸电子性。吸电子的膦氧基团连接苯环形成的三苯基膦氧单元也具有较强的吸电子性,其对所形成的化合物的能级结构也会产生明显影响。本文从材料合成的角度综述了三苯基膦氧基团在合成高性能有机电致发光材料中的应用方面所取得的最新研究进展,重点介绍了三苯基膦氧基团在合成高性能磷光二极管主体材料、电子传输材料和单分子电致发光材料等方面的应用。最后讨论了三苯基膦氧基团在上述领域应用过程中所存在的问题和功能拓展方向,并对下一步需要研究的热点问题作了展望。

近红外二区发光稀土纳米材料的设计及生物成像应用

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb^(3+)、Nd^(3+)、Er^(3+)、Tm^(3+))详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。

1,8-位修饰杂芴类有机光电功能材料的合成与应用

以氧、硫、硅、氮、磷等杂原子取代芴中sp3杂化的碳原子所形成的杂芴,不仅可以通过杂原子和π共轭体系间的相互作用有效地调控材料的电子结构,而且可以影响芴不同位置的修饰,从而得到了广泛关注。本文详细分析了1,8-位修饰杂芴的分子结构特点和光电特性,根据不同的杂原子分类论述了相关材料的合成方法和原理,综述了1,8-位修饰杂芴类材料在磷光主体材料、电致发光材料、太阳能电池材料以及有机配体材料等方面的应用进展,展望了其在有机光电材料方面的应用前景和发展趋势。

有机太阳能电池给受体材料界面的微纳结构调控

有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备等优势,引起了人们极大的关注并成为现阶段有机电子学研究的重要热点之一。有机功能层中电子给体和受体界面特性对电池的功率转换效率影响很大,通过给受体界面的微纳结构化,可扩大给受体的接触面积、缩短给体和受体的距离、增强光吸收,能产生更多激子并促进激子有效分离,从而有效提高器件的电池效率。本文综述了纳米压印、自组装、溶剂挥发以及模板法等调控微纳结构的技术和方法,总结了基于微纳结构构建有机光伏器件的发展现状,并对目前微纳结构化方法和光伏应用中存在问题和研究重点做了简要评述,最后展望了该研究领域下一步的发展方向和应用前景。

三维多孔结构氧化石墨烯-二茂铁的合成及其过氧化氢化学传感

利用一步法制备了三维多孔结构的氧化石墨烯-二茂铁纳米复合材料,并利用其构建了过氧化氢电化学传感器。实验结果表明,该纳米复合材料具有三维多孔的结构,因而具有更大的比表面积,提供了更多的电化学活性位点,有利于电子的传输,并对过氧化氢具有良好的电催化活性。其对过氧化氢浓度响应的线性范围为25.0μmol/L^3.0 mmol/L,检测限约为3.5μmol/L。此材料合成方法简单,构建的过氧化氢传感器具有响应快、稳定性好、灵敏度高、重现性好等特点。

空间构型和溴取代对三联芴放大自发辐射行为的影响

有机发光材料因其低成本、可溶液加工、机械灵活性和易于调控的光电特性而备受关注,被广泛应用于有机发光二极管、有机固体激光器和荧光成像等领域.然而,有机激光增益介质普遍存在载流子迁移率低、三重态和极化子寿命长和宽吸收以及稳定性差等问题,阻碍了有机电泵浦激光的实现.通过引入大体积空间位阻基团可抑制发光分子间的相互作用,减弱材料的发光猝灭效应,有效提高发光效率.设计合成了两种具有不同空间构型的芴基寡聚物HTF和ITF,其放大自发辐射(ASE)阈值分别为6.67和12.35µJ/cm^(2).其中,寡聚物HTF展现更高的热稳定性、更小的温度依赖性和膜厚依赖性.此外,还发现溴原子的取代对二者ASE特性具有不同程度的负面影响.

静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯-六氟丙烯电解质膜用于电化学执行器

本研究采用静电纺丝法制备了两种具有不同纤维直径的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)电解质薄膜用于电化学执行器.相比于滴涂薄膜,电纺薄膜具有出色的柔韧性和大量孔隙结构,其中粗纤维薄膜(PVDF-HFP22%(w))表现出更好的拉伸断裂应力(7.52 MPa)、拉伸断裂伸长率(235%)和器件面电容(39.8 mF·cm^(-2)).在±0.5 V, 0.1 Hz的低驱动电压下,粗纤维薄膜制备的电化学执行器的驱动位移为9.6mm,相比于细纤维执行器的6.5mm和滴涂薄膜执行器的2.6 mm分别提升了1.48倍和3.69倍.当电压升高到±2 V, 0.1 Hz时,粗纤维薄膜执行器驱动位移为24.3 mm,分别是细纤维执行器的1.19倍和滴涂样品的1.46倍.该工作为制备大驱动位移电化学执行器提供了新的思路与方法.

纳米颗粒在抗癌药物可控靶向释放中的应用

近些年来癌症发病率不断攀升,引起了人们的普遍关注。由于传统诊疗方法存在弊端,因此开发新型的针对肿瘤组织的多功能的纳米颗粒(如金纳米颗粒、脂质体、聚合物、DNA等)药物输送系统越来越重要。基于生物体的EPR效应或经过表面修饰功能化后,纳米颗粒输送系统可被动或主动靶向到达肿瘤组织,并通过控制温度、pH、超声、光以及酶等激发条件在肿瘤区域实现可控释放。本文简单介绍了肿瘤治疗中常用的具有靶向性、可控释放的纳米颗粒载药系统,系统地描述了纳米颗粒在药物输送系统的最新研究进展,并对今后的发展方向作了展望。

基于荧光共轭聚合物的金属离子传感研究

设计合成了一系列结构相似的共轭主链含5%苯并噻二唑结构单元及侧链带胺类金属离子螯合基团的阴离子型水溶性共轭聚合物PFA,PFBTA和PFBTNA,并对它们在不同极性溶剂中的光物理性质进行了研究.利用分子主链含适量苯并噻二唑共聚单元的聚芴衍生物聚集态不同荧光光谱及颜色发生显著变化这一特性,研究了这一系列水溶性聚芴衍生物在水/甲醇(9/1)溶液中对金属离子的荧光响应过程.结果表明,金属离子不仅能通过能量及电荷转移猝灭聚合物荧光,还可以通过静电相互作用力使聚合物聚集态发生改变,进而影响聚合物的光学性质.同时分子链上引入金属离子螯合基团能够显著提高体系的检测灵敏度,聚合物PFBTA和PFBTNA可以特异性识别Cu2+离子,并且可做为其它金属离子的广谱型比色法检测材料.

基于SERS技术的核酸检测

表面增强拉曼散射(SERS)技术因其具有超灵敏和非破坏性的检测能力,在生命科学领域已经显示出巨大的应用潜力和研究价值。本文综述了SERS技术在核酸检测方面的最新研究进展,重点介绍了基于SERS技术的非标记型、标记型以及其他一些检测方法的原理及研究成果,并讨论了基于SERS的核酸检测技术有待进一步解决的关键问题。