《取向固定型盤狀液晶作為有機光電材料的研究》是依託北京科技大學，由王冬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：取向固定型盤狀液晶作為有機光電材料的研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：王冬
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
源於分子能組裝成有序相態的優勢，盤狀液晶材料被廣泛地套用於有機光電器件中，因此盤狀液晶材料的取向控制技術及取向固定技術孕育而生。本項目以多功能性的盤狀液晶材料為研究出發點，通過有效地控制盤狀液晶取向排列方式，並通過化學方法固定取向的排列方式，進而獲得寬溫度範圍內穩定的、有序排列的盤狀液晶材料。此類取向固定型盤狀液晶材料的設計不僅考慮到了有序排列的長效穩定，還能充分地發揮盤狀液晶易修飾、自組裝、分子間電荷遷移率高等眾多優勢。不僅如此，本課題研究還將創新性地結合點擊化學在能級可調、光吸收範圍可調等優點，不斷地擴展盤狀液晶材料的套用領域。將所製備的新型盤狀液晶材料聯同所研究的盤狀液晶取向控制技術、取向固定技術以及光電器件的製備工藝，擬研製的取向固定型盤狀液晶光電器件，並綜合評測其性能。揭示盤狀液晶材料的化學結構、拓撲結構、排列方式等對光電器件整體性能影響的內在規律。
結題摘要
源於盤狀分子的兩大優勢，包括π堆積自組裝成有序相態的優勢以及易形成激子，盤狀材料被廣泛地套用於有機光電器件中。在所有不同類型的自組裝體系中，盤狀分子特點較為獨特，進而表現出優異的物理和化學性能，例如可以通過改變或者控制組裝的尺寸、形貌、共軛等方法來控制材料的能帶、遷移率、電荷轉移等物性。為了研究自組裝結構與光電性能之間的關係，我們首先設計並製備了多達10個多系列不同類型的盤狀分子。我們設計的盤狀分子包括芘類、卟啉類和苯並菲類衍生物。我們的設計還針對了其幾何結構，包括對稱和非對稱結構等。在本研究中，我們還首次將點擊化學與盤狀分子的結構設計結合起來，更多的、新穎的分子結構被設計和研究。在分子設計過程中，我們設計了多種非共平面給電子基團，同時結合[2+2]點擊化學試劑（TCNE/TCNQ/F4-TCNQ）引入的強吸電子基團，一種D-π-A結構被獲得。所有的點擊產物都能表現出極強的電荷轉移效果，吸光範圍不僅能夠覆蓋可見光區，甚至可以覆蓋近紅外區。點擊後產物存在共同點的同時，也能夠表現出自身特殊的作用，材料的電化學性能及相應的光物理性能也隨著點擊試劑的引入及差異產生了明顯的變化。所有研究的結果都證明點擊化學製備的材料均可稱為窄帶隙材料。這種後功能化與大π共軛體系的結合無疑將賦予盤狀材料更優異的性能，本文研究證明其有效地增強了材料的三階非線性光學性能。我們也探索了利用炔鍵擴大材料的共軛體系，還製備了包括非對稱和對稱體系芘類衍生物，這些材料表現出了強的螢光效果，發光範圍包括藍光和綠光範圍。研究發現隨著共軛體系的變化，材料的發光具有可調的特性。同時材料的光物理性能還受到了有機溶劑和濃度的影響，間接的引入了分子間作用或者組裝性能對光物理性能的影響。盤狀分子的自組裝特性是最大的優勢之一，本文中使用了多種自組裝方法，製備出一系列的微納結構，並通過SEM的表征方法觀測到了組裝的效果。在芘類衍生物體系中探討了醛基（氫鍵）與π-π相互作用的協同作用下獲得了多種自組裝形貌。卟啉類材料更是表現出了J聚集和H聚集的協同作用。本研究中我們重點討論了化學結構與自組裝特性之間的關係，並深入地討論了自組裝的機理。
