成義祥有機功能材料課題組科研進展綜述
高效CP-OLEDs器件研發(fā)屬于國際前沿研究課題，以期實現(xiàn)未來應(yīng)用于3D顯示虛擬現(xiàn)實環(huán)境。目前大多數(shù)CP-OLEDs器件的gEL值在10-3數(shù)量級，如何提高gEL值以及如何實現(xiàn)手性放大成為當前CP-OLEDs需解決的最關(guān)鍵科學(xué)問題之一。為解決這一難題，近日，成義祥課題組觀察到錨定手性聯(lián)萘單元二面角的剛性高分子鏈骨架，通過退火處理，可與非手性發(fā)光體共組裝成規(guī)整有序的螺旋納米纖維，有利于分子間手性傳遞機制，揭示螺旋納米纖維EML材料與CP-OLEDs器件的gEL值放大效應(yīng)內(nèi)在本質(zhì)關(guān)聯(lián)性。根據(jù)分子動力學(xué)（MD）模擬結(jié)果，手性共組裝過程中，R-P2中的芴基團和NPy中的芘基團之間具有較短的分子間距離(d = 2.86 ?)以及強的分子間結(jié)合能(-10.67 kcal mol-1)。表明錨定二面角的剛性手性高分子R/S-P2更易于和非手性發(fā)光分NPy通過分子間π-π堆積作用形成穩(wěn)定有序的螺旋手性共組裝體，進而實現(xiàn)手性傳遞和放大效應(yīng)。這種有序螺旋納米纖維作為CP-OLEDs的EML顯示出穩(wěn)定優(yōu)異的CP-EL性能，該工作為開發(fā)優(yōu)異性能的CP-OLEDs提供了新策略。近期在Angew. Chem. Int. Ed.發(fā)表(Angew. Chem. Int. Ed.2022, e202202718)。?
向列相液晶經(jīng)摻雜手性誘導(dǎo)劑，可自組裝成排列規(guī)整有序的膽甾相液晶織構(gòu)，有利于分子間手性傳遞和手性信號放大效果，逐漸成為一種理想的CPL材料。近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院成義祥教授開展非手性二向性熒光分子調(diào)控動態(tài)CPL液晶材料，通過在向列相SLC1717液晶介質(zhì)中摻雜手性誘導(dǎo)劑和D-A型非手性二向性熒光染料(N1和P1)，熱退火處理，成功組裝成高級有序的螺旋液晶織構(gòu)，進一步促進分子間手性誘導(dǎo)能力和非手性二向性熒光分子手性信號放大效應(yīng)。通過改變N1：P1 的質(zhì)量比可調(diào)控CPL 發(fā)射方向和手性強度，不對稱因子?(|gem|) 值高達?0.71。這是首例僅通過改變非手性二向性熒光染料分子在膽甾相液晶介質(zhì)中不同偶極躍遷排列方向調(diào)控動態(tài)CPL發(fā)射方向，該工作近期在Advanced Materials發(fā)表(https://doi.org/10.1002/adma.202202309)。
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手性超分子組裝可以在主客體間形成超螺旋納米結(jié)構(gòu)，這為發(fā)展CPL活性材料提供了新的策略。近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院成義祥教授課題組通過使用基于手性共組裝液晶材料的熱退火來調(diào)控CPL發(fā)射方向。在該項工作中，選用三種非手性液晶聚合物(LC-P1/P2/P3)和具有固定二面角的手性聯(lián)萘誘導(dǎo)劑(R/S-M)來構(gòu)建手性共組裝體，通過超分子共組裝過程調(diào)控納米纖維螺旋結(jié)構(gòu)排列方向，探索非手性液晶聚合物中芘單元(Py)發(fā)射體的CPL行為。該工作發(fā)現(xiàn)通過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下的熱退火處理，手性共組裝(R/S-M)0.1-(P3)0.9發(fā)出反轉(zhuǎn)的深藍色CPL信號(λem?= 455 nm, |gem| = 6.47 × 10-2, ΦF?= 48.5%)。液晶聚合物分子理論計算表明柔性的主鏈結(jié)構(gòu)LC-P3與手性源可形成有序螺旋納米纖維，熱退火處理下柔性主鏈更有易于螺旋納米纖維的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，從而改變CPL 發(fā)射方向。該工作近期在ACS Nano發(fā)表(ACS Nano 2022, 16, 3173?3181)。
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