水溶性共轭聚电解质

水溶性共轭聚电解质主要是指含离子型官能团侧链的共轭聚合物,可在水或其它极性有机溶剂中能够溶解。这类化合物把传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点结合在一起,显示出的一些独特性质,可在新一代光电器件制作和化学生物荧光传感器中获得多样的应用。本文总结了近10年来报道的水溶性共轭聚电解质的结构特点和合成方法,以及对不同化学或物理条件下光物理性质的研究,归纳了它们在新一代光电器件制作和荧光传感中的应用,并在此基础上提出了水溶性共轭聚电解质研究中尚待解决的问题,并展望了水溶性共轭聚电解质的应用前景。     

基于水溶性共轭聚合物荧光增强测定精氨酸

在水溶液中,精氨酸(Arg)能使水溶性共轭聚合物P1的荧光高灵敏、特异性地增强,从而建立了一种免标记的荧光增强型Arg检测新方法.该方法Arg检测的线性范围为6.0×10-8～3.06×10-6 mol/L和3.06×10-6～7.11×10-5 mol/L;检出限为2.0×10-8 mol/L.方法简单、快捷、选择性好、灵敏度高,可用于盐酸精氨酸注射液样品的检测.     

水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用

水溶性共轭聚合物具有优异的光学稳定性、高亮度、易于修饰和水溶性等特点,广泛应用于离子检测、蛋白检测和生物成像等领域。水溶性共轭聚合物主要通过在共轭聚合物的侧基或端基修饰水溶性的离子基团或水溶性聚合物实现其水溶性,水溶性共轭聚合物还可以通过引入功能性基团或聚合物使其具备不同的功能特性。糖化合物是天然存在的一类生物分子且大部分具有水溶性的特点,因此最近十几年来科研工作者将糖化合物引入共轭聚合物中以赋予共轭聚合物糖化合物的生物功能特性。本文总结了水溶性含糖共轭聚合物的制备方法、化学结构及其在凝集素、细菌检测和细胞荧光成像中的应用。最后总结了此类聚合物的特性、发展方向及目前所需解决的问题。     

水溶性ZnO量子点制备及其光学性质

利用3-巯丙基三乙氧基硅烷对ZnO进行表面修饰后沉积SiO2, 制备出水溶性SiO2包覆ZnO的量子点. 与直接采用正硅酸乙酯沉积包覆SiO2的ZnO量子点相比, 362 nm处的激子荧光发射峰的强度提高了将近4倍. 由于表面引入了巯基官能团, 量子点的水溶性明显提高, 稳定性增强, 即使在较高的盐浓度下也不会团聚. 通过改变条件, 制备出了发光波长在420 nm的蓝色荧光量子点.     

水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展

水溶性共轭聚合物研究属于国际前沿研究领域,因其具有水溶性和超级信号放大作用,在生物传感领域展现出良好的应用前景.但由于传统水溶性线型共轭高分子两亲性结构特点,其含有的憎水性刚性共轭链在水溶液中易聚集,水分子对共轭链激发态的影响导致其发光效率低(一般小于30%),严重制约了其应用与拓展.如何方便有效构筑高分子的高支化是获得高荧光效率的关键.在本篇综述中,我们综述了水溶性共轭聚合物分子刷的合成技术,分析了其结构与光学性质的关系,为水溶性共轭聚合物分子刷的设计和制备提供指导.另外,总结了水溶性共轭聚合物分子刷在化学生物传感、生物成像、药物运输、癌症治疗等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物分子刷存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望!     

系列噻吩和吡啶共聚物的电子结构和光谱性质的理论研究

采用量子化学方法研究了一系列含π-富电子烷基噻吩和间位或对位连接的π-缺电子吡啶共聚物，p1,p2,p3。运用密度泛函B3LYP方法对其基态和激发态进行几何构型优化，并采用含时密度泛函TD-DFT 方法和ZINDO/S方法分别计算了其相应化合物的光谱性质。通过外推低聚物的能隙（△H-L），最低激发能（Eex），电离势（IP），电子亲和势（EA）至链长倒数为零（1/n = 0）得到相应高聚物的对应性质的相关数据。计算结果表明，拉电子的吡啶基团使EA提高，即相应提高了电子的传输和注入能力。此外，含较少的吡啶成分和其在主链中以对位连接使其能隙变得更小，并导致吸收峰和发射峰红移。     

水溶性芴与噻吩共聚物的合成及蛋白质对其荧光猝灭的影响

采用Suzuki偶合方法合成了含羧酸基团的新型阴离子型水溶性绿光的9,9’-二丙酸钠芴(DPF)和噻吩(TH)共聚物,聚合物分子量约为9000左右,具有较好的水溶性(5 mg/mL).研究了共聚物在不同pH水溶液中的荧光性质,结果表明当pH ＜4时,羧基以COOH形式存在,造成共聚物溶解度降低并产生聚集,荧光减弱;当p...     

共轭聚合物在传感器上的应用

由于其特殊的光学和电子性质,共轭聚合物受到人们的广泛关注.共轭聚合物可以在各种传感器件中用作活性材料,例如:生物传感器;气体、湿度传感器;离子传感器;压力、温度传感器等.本文综述了共轭聚合物在传感器应用方面的一些新的进展.     

水溶性共轭聚合物研究与应用进展

近年来,在水溶性共轭聚合物(CPs)方面的研究备受瞩目,由于它包含了聚合物共轭主链良好的光电性质的同时还兼具了良好的水溶性,因此在光电功能信息器件中有着特殊的应用,并显著地推动了包括生物传感、电致发光器件、太阳电池和场效应晶体管等有机光电子材料及其器件的发展.本文对近几年来水溶性CPs的合成及其应用进展做出简要的总结,...     

水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用

水溶性共轭聚合物在化学、医学、生命科学以及材料科学等领域中备受研究者们的关注,利用其独特的光化学和光物理性质,研究者们开展了一系列创新性研究并取得了重大的研究进展,进而拓展了聚合物的应用范围.共轭聚合物是一种由多个重复发光单元通过彼此间共轭而形成的高分子化合物,通过对其结构的精准调控,可以获得具有不同性能的功能性分子.其中,通过改变其主链结构,可以获得具有不同吸收和发射波长的荧光探针;通过对侧链结构修饰以水溶性基团和/或选择性识别分子,可以实现与特定靶标间的静电作用或者特异性结合,进而实现选择性识别的目的.本文综述了近年来水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用,主要介绍了水溶性共轭聚合物在DNA检测、蛋白质检测、细胞和细菌的检测与区分以及细胞成像等方面的研究进展.     

基于共轭高分子材料的光学生物传感器

以聚芴、聚噻吩、聚乙炔为典型代表的共轭导电高分子材料,是作为传感元件进行光、电信号传导的优异材料,目前已成为生物传感器领域研究的热点。基于不同类型,不同性质的共轭高分子所设计的传感策略特色各异,功能也不尽相同,例如,利用共轭高分子可以与某些电子/能量受体之间发生电子/能量转移的特点,可以使传感器的检测信号得到数百万倍的放大,从而极大地提高检测的灵敏度;利用共轭高分子的光学性质随构象变化而变化的特点,则可以实现对靶介导的生物分子的构象或结构转变的检测。本文对各种基于不同传感策略的共轭高分子光学生物传感器研究进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

Theoretical Investigations on the Electronic and Optical Properties of Luminescent Poly（alkylthiophene-co-pyridine）

Quantum-chemical techniques were applied to investigate a series of conjugated polymers： poly（3-octylthien-2,5-ylene-co-pyrid-2,6-ylene） （pl）, poly[pyrid-2,6-ylenebis（3-octylthien-2,5-ylene）] （p2） and poly[pyrid-2,5-ylenebis（3-octylthien-2,5-ylene）] （p3） comprising alternating n-excessive 3-alkylthiophene and n-deficient meta- or para-linked pyridine moieties. Their ground state and excited state structures were optimized with density functional theory B3LYP method, and the optical properties were calculated by the time-dependent density functional theory （TD-DFT） and ZINDO/S methods. Their HOMO-LUMO gaps （An-L）, the lowest excitation energies （Eex）, ionization potentials （IP） and electron affinities （EA） were obtained by extrapolating those of the polymers to the inverse chain length equal to zero （1/n=0）. The calculated results showed that the decrease of pyridylene content increased the HOMO level and decreased the LUMO level while the para-linkage further contributed to it. The IP are in the order： p1〉p2〉p3 but EA are： p1〈p2〈p3. In addition, the decrease of the pyridylene content and the para-linked pyridylene in the backbone of the polythiophene resulted in a narrowed energy gap and bathochromic absorption and emission peaks.     

聚芳烃二乙炔类共轭高分子的合成及其发光性质的研究

通过Glaser-Hay氧化偶联反应合成含有咔唑与对烷氧基苯结构单元的聚芳烃二乙炔。利用核磁共振、红外光谱、凝胶渗透色谱、紫外光谱、电致发光光谱、热重分析等测试手段表征其结构,测定相对分子质量及其分布,并研究光学、热学和电化学方面的性能。并将这种聚合物作为器件的发光层,其器件结构为ITO/PEDOT/Polymer/Ba/Al,结果表明起亮电压为6.5V,其外量子效率达到0.21%,最大亮度达到90 cd/m2。     

表面活性剂对共轭聚合物荧光性质及电荷转移的影响

探讨了表面活性剂存在下, 水溶性阴离子共轭聚合物聚[5-甲氧基-2-(3-磺酰化丙氧基)-1,4-苯撑乙烯](简写为MPS-PPV)的微环境变化对荧光性质及电荷转移的影响. 结果表明, 阳离子表面活性剂及非离子表面活性剂使MPS-PPV荧光增强, 阴离子表面活性剂使其荧光先增强后减弱; 在MPS-PPV/表面活性剂体系中加入电子接受体Pd^2＋, 发现非离子表面活性剂体系的荧光猝灭效率提高, 阴离子及阳离子表面活性剂体系荧光猝灭效率下降. 此研究对研制基于阴离子共聚物的新型生物化学传感器具有一定的指导意义.     

共轭高分子链构象和溶液聚集结构研究进展

共轭高分子具有优异的光电性质和可加工性,被广泛用于有机光电器件的制备。共轭单元的存在使得此类高分子具有更刚性的主链结构。由于较强的分子间相互作用,共轭高分子容易在溶液中形成组装结构。共轭高分子的链构象、组装体结构、薄膜形貌和光电性能之间的联系研究成为了本领域的研究热点。然而,共轭高分子在可见光区存在较强的吸收效应,用传统的光散射技术对共轭高分子溶液的研究充满挑战。本文总结了近年来对于共轭高分子链刚性的研究,并从分子尺度上讨论了链结构与光学、电学性能间可能存在的关联;进一步阐述了共轭高分子溶液聚集的形成和演化,总结了溶液聚集与成膜过程中影响场效应迁移率的因素。试图在不同尺度上讨论共轭高分子的微观结构与宏观性能之间的关系。     

一种新型低带隙共轭聚合物的合成及其光学性质

在钯催化剂作用下, 通过4,7-二(5-溴-2-噻吩基)[2,1,3]苯并噻二唑与2,5-二乙炔基-3-辛基噻吩的偶联反应, 合成了一种新的共轭高分子聚4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔(PTE-DTBT). 通过紫外可见吸收光谱及荧光光谱对其光学性质进行了研究. 紫外-可见吸收谱结果表明, PTE-DTBT的固体膜光学带隙为1.71 eV; 电化学测试其带隙为1.88 eV. TiO₂/PTE-DTBT共混固体膜的荧光发射谱结果表明电子供体PTE-DTBT分子与电子受体TiO₂分子间存在有效的电子转移.     

Ordered Solid-State Microstructures of Conjugated Polymers Arising from Solution-State Aggregation

Controlling the solution-state aggregation of conjugated polymers for producing specific microstructures remains challenging. Herein, a practical approach is developed to finely tune the solid-state microstructures through temperature-controlled solution-state aggregation and polymer crystallization. High temperature generates significant conformation fluctuation of conjugated backbones in solution, which facilitates the polymer crystallization from solvated aggregates to orderly packed structures. The polymer films deposited at high temperatures exhibit less structural disorders and higher electron mobilities (up to two orders of magnitude) in field-effect transistors, compared to those deposited at low temperatures. This work provides an effective strategy to tune the solution-state aggregation to reveal the relationship between solution-state aggregation and solid-state microstructures of conjugated polymers.