在历史文明发展的过程中,发光材料的出现带给了人们极大的生活改变,发光材料除了在人们日常生活中起着必要的作用,还在通讯、传感器、分子探针等
在历史文明发展的过程中,发光材料的出现带给了人们极大的生活改变,发光材料除了在人们日常生活中起着必要的作用,还在通讯、传感器、分子探针等方面有着极高的应用价值。总的来说发光材料可以分为两大类:无机材料和有机材料。从生产生活中,人们也是发现了无机发光材料存在的诸多不足和缺点,它的发展几乎已达其物理极限。此时我们会发现有机发光材料可以弥补无机材料的一些不足,有机发光材料的选择性更大更多样,而且在达到发光效率更高的同时价格比较低廉,与此同时颜色的选择范围也比无机材料更宽广,特别是比较容易得到蓝色光,制作工艺也相对简单可以制成大面积柔性器件,近年来激起了大家的研究兴趣,掀起了研究狂潮。
1.2背景介绍
超分子聚合物是结合了高分子化学和超分子化学基础之上的一门学科。其主要结构是将小分子单体或者高分子寡聚物通过动态可逆的共价键或者非共价键进行自组装得到的,并且该结构体依旧具有典型高分子的特征。除了含有传统高分子固有的典型特征以外,它还具有一些新型独特的性能,比如说自我修复能力[1-3]、形状记忆功能[4-9]以及对于多重刺激的响应性[10-11]。与传统聚合物相比存在着这么多性能改良是由于超分子聚合物之间是通过分子间多重弱相互作用而形成的,比如说可以基于π-π相互作用、分子间的配位作用、电荷相互转移作用、氢键、主客体相互作用等。
2001年,唐本忠教授等人在稀溶液中发现了一系列噻咯类衍生物不发光,而把这类物质放置于浓溶液或固体时发出强烈的荧光,为此,他们定义该新效应,将其命名为聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)效应[12]。可以发现在浓溶液或者固体状态时,其空间限制增大,导致了分子内的旋转受到了限制,抑制了非辐射衰变渠道,从而使得激发态的分子只能通过辐射衰变渠道回到基态,因而发射的荧光强度受到了大大地增强。正是得益于这样的AIE效应,含有这样效应的分子在生物检测、传感器、爆炸物的检测等方面的应用被大大拓宽,也为我们在设计高发荧光量子产率的发光材料时提供更多可能的思路和选择。
三苯胺结构是一种具有AIE效应的典型荧光生色基团,三个苯环可以与中间的N原子形成可旋转的σ键,从而打开分子及其衍生物在聚集态下的辐射跃迁通道, 为实现聚集荧光增强效应提供了一定的基础。芘也是一个相当好的蓝光发色团,同时具有优良的富电子性能,一些芘衍生物被用在有机发光二极管中以提高其空穴传输能力。此外,四苯基乙烯(TPE)也是一个非常典型的荧光生色基团,因为随着浓度的增加或在固态时,其荧光发射非常强烈,四苯基乙烯(TPE)会在510 nm处发出绿色荧光。迄今为止,已有很多基于四苯基乙烯分子构建的荧光超分子材料的报道。例如,田禾教授以及他的同事在2014年合成了带有TPE的超分子聚合物并且可以在两种不同酸碱的溶剂介质中展现出不同的AIE荧光效应。
2009年,Meijer[13]等人合成了三种不同的π共轭类低聚物,分别是蓝色发光芴、绿色发光低聚(苯基亚乙烯)、红色发光二萘嵌苯双酰亚胺,此三种化合物都以四重氢键ureidopyrimidinone(UPy)单元进行封端,在溶液中,三者通过自组装会形成超分子聚合物,且在随机形成的非共价键的共聚物中包含三种类型的发色团,导致聚芴中产生能量转移和能量供体的激发。当三者达到一定比例时,会出现白色荧光。同时,经过官能化的化合物容易通过旋涂得到薄膜,混合后也可产生白色荧光,该超分子聚合物可以应用于发光器件或者发光二极管的制备。