Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

拉曼光谱原位表征在有机光电器件中的应用

拉曼原位表征(Raman in situ characterization)就是在不破坏样品的情况下利用拉曼光谱实时监测变化过程,以表征样品在真实环境下的结构性能变化或记录样品在整个过程中的实时信息。在器件的工作时,原位检测化学结构、物理结构的变化,有利于深入了解器件微观结构与光电性能间的关系,帮助我们优化器件结构,提高器件性能。本文主要针对有机光电器件,总结原位观察生长、老化、带电状态的特点和规律,探讨了原位拉曼光谱在有机光电器件原位表征中的应用和发展潜力。     

联苯桥联的PPV齐聚物基态构型、电子能级和吸收光谱的理论研究

用密度泛函方法对联苯桥联的PPV齐聚物(TSB)的反式结构进行全优化,得到基态分子的最优几何构型和电子能级,并用ZINDO和TD-DFT方法分别计算其吸收光谱,分析了不同类型的端位取代基团对前线分子轨道能量和能隙的影响. 结果表明,联苯桥联后的PPV齐聚物在结构上形成了链间交叉链内扭曲的构象,这种交叉扭曲的构象降低了分子的对称性,减弱了共轭分子在固体中的π-π堆积作用,这可能是减少荧光猝灭效应,提高固体发光器件效率的重要原因.     

金属纳米粒子增强有机光电器件性能研究进展

金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最好的增强效果为150%,在有机光伏器件中功率转换效率最好的增强效果为70%,特别是在一些高效有机光电器件中的成功应用,虽然增强的比例相对较低,但是器件效率基数大,最终得到的器件性能相当优异.这些性能提升的主要机理包括表面增强荧光、等离激元光捕获、能量转移、电学效应、散射效应等.本文以金属纳米粒子的表面等离子体共振效应和电学效应为主线,按照不同纳米粒子及器件中的修饰位置进行分类,系统总结了金属纳米粒子提高有机发光二极管器件和有机光伏器件性能方面的工作.针对纳米粒子的局域表面等离子共振效应作用范围小,增强波长单一等问题,总结了一些新的设计思路如远场增强效应、纳米粒子和激子剖面的调控与匹配及散射增强效应等,希望为进一步的结构设计提供帮助.     

电化学聚合制备含富勒烯交联聚合物薄膜及超级电容器应用

通过N-烷基咔唑基团修饰富勒烯C_(60),获得了3种不同取代基数目的富勒烯衍生物2Cz-C_(60)、4Cz-C_(60)和6Cz-C_(60);3种单体具有高的电化学聚合活性,通过阳极电化学聚合得到了3种结构明确的聚合物(Poly[2Cz-C_(60)]、Poly[4Cz-C_(60)]和Poly[6Cz-C_(60)]),它们同时在工作电极上沉积得到了厚度精确可控的交联薄膜,其生长速度分别为1.88、1.70和2.61 nm/圈.电化学聚合过程中沉积薄膜快速而均匀的生长,为瞬间成核、岛状生长模式,并最终形成球状堆积的交联薄膜.经循环伏安法测试表明沉积薄膜有多对氧化还原峰,具有可逆的n-型与p-型双极性掺杂特性,并表现出可逆的和快速电荷传递的氧化还原反应特性.另外这种富勒烯交联薄膜作为超级电容电极材料也表现出了相当可观的电荷储存能力.     

聚集诱导发光分子的光电功能与器件应用

光电功能分子通常以薄膜和聚集体的形式显示功能, 聚集诱导发光（AIE）分子体系的发现为解决固态下聚集诱导荧光猝灭（ACQ）难题提供了新的思路. 本文总结了近年来本课题组发展的一系列AIE 分子, 侧重介绍这些AIE 分子的光电功能与器件应用, 特别是在有机电致发光器件和有机激光方面的应用. AIE 材料显示非常高的电致发光效率, 在显示与白光器件方面潜力巨大. 在发展电泵有机激光方面, AIE 材料特点突出, 是最有前景的一类材料.     

苝酰亚胺受体的聚集形态对有机太阳电池中激子过程与电子传输的影响（英文）

末端烷基链分叉位置对苝酰亚胺(PBI)线性二联体的堆积模式具有显著影响,进而影响激子过程与载流子传输.二联体两端烷基链分叉位点紧靠苝酰亚胺能够抑制分子长程有序堆积,形成具有较少能量陷阱的无定形聚集态;而两端烷基链分叉位点远离苝酰亚胺则导致多种聚集结构共存,分子间强π-π相互作用位点成为能量陷阱.结果表明, PBI受体的聚集方式对有机太阳电池的性能产生重要影响,需要尽量减少活性层中的多种聚集结构共存以免引起激子解离受限以及载流子传输迟滞.