《基於π自由基的新型有機光電磁功能材料》是依託湖南大學，由曾澤兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於π自由基的新型有機光電磁功能材料
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曾澤兵
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
有機π自由基體系由於具備獨特的光電磁學性質，在非線性光學元件、兩性電晶體、有機自由基電池、太陽能電池、近紅外雷射防護、自旋電子學等領域有廣闊的套用前景。但是絕大多數的有機π體系都是閉殼的基態電子結構，而開殼π體系具有典型的自由基特徵和相應的高反應活性，導致對它們的研究非常具有挑戰性。因此，對有機π自由基分子材料的了解和認識非常有限。本項目將設計、製備和表征一系列新型穩定的有機π自由基分子材料，系統地研究開殼有機π體系的設計規則、穩定方法、物理特性、表征手段及分子結構與性質之間的關係。同時擬調控有機自由基的活性位點，製備和性質研究新型的有機大π碳材料。我們期待以有機π自由基為核心，在新型有機光電磁功能材料領域開闢一個全新的研究方向。
結題摘要
有機π自由基體系在場效應電晶體、自旋電子器件、生物感測器、分子磁性等領域具有非常重要的套用價值。然而，π自由基的設計與合成非常具有挑戰性，主要受限於未配對電子高反應活性。本項目構建新π自由基，對自由基電子調控，構築新型光電磁功能分子材料；研究π自由基體系的設計規則、穩定方法、物理特性、表征手段及構效關係，並發展了相應的理論計算方法。主要研究結果和關鍵數據及其科學意義包括以下三個方面：1、針對π自由基的電子結構，設計了鋸齒邊緣摻雜的硼氮硼非那烯等電體模型，成功引入兩電子三中心效應，調控非那烯母體的化學和物理活性。進一步在三維拓撲空間構建環戊自由基體系，調控共軛體系的單/三線態間能級差及自由基特徵指數；2、針對π自由基前線軌道的高能級，設計開殼體系與Lewis酸複合或醌式氧雜稠，提高分子材料的穩定性，調控共軛體系光學吸收和能級帶隙，實現磁學性質微調，並將分子材料套用於場效應電晶體；3、針對高活性自由基的反應選擇性，調控其基態和激發態電子，設計新型結構特徵的環丁烯共軛體系和熱/光自由基回響型的共軛分子，構建了熱致色變和磁變的雙功能分子材料及聚集誘導的深藍光發光材料。本項目也以密度泛函理論和量子化學為輔助手段，研究了π自由基體系的構效關係，並將它們用於解決理論科學問題及套用基礎研究。
