两种基于含S杂环近红外有机荧光小分子的设计合成与应用

发布时间：2020-06-07 15:47

【摘要】：近年来,具有红光发射的荧光材料在平板显示,荧光传感器,光伏电池,荧光探针和生物成像等诸多领域的潜在应用被越来越多的研究者们所关注。例如在平板显示领域,它是电致发光的三基色之一;在生物成像领域,它拥有长波长激发,强光穿透能力和较大的Stokes位移等其他材料不可比拟的优越性,能在低生物毒性下达到深度成像的研究目的。然而红光以及近红外材料禁带宽度很窄,非辐射跃迁速率较绿光、蓝光材料明显加快,所以红光材料的荧光效率普遍都偏低,并且在聚集态时,分子间强的偶极-偶极作用会进一步猝灭其荧光效率,这对电致发光非常不利,因此开发新型、高效的红光材料具有重要的现实意义。本论文选取苯并噻二唑和反式二氰基乙烯二噻吩两类含硫杂环化合物,作为受体单元,设计合成了两种D-A-D型近红色有机荧光材料,系统地研究了它们的电致发光性能,并对其生物应用进行了初步探索。为开发出这样两类具有高效率的有机近红外荧光分子,开展了以下几方面的工作:1.选用高效率受体苯并噻二唑与修饰后的吩噻嗪衍生物给体单元连接,得到一种高荧光效率的红光材料TBPPTZ,固态薄膜的发射峰位于660 nm,荧光效率为29%,利用不同溶液的紫外-可见吸收和荧光发射光谱研究了聚集行为,表明产物具有明显的电荷转移和聚集诱导发光性质,以TBPPTZ作为发光层制备的掺杂电致发光器件性能优异,拥有较高的最大外量子效率和较低的开启电压和器件滚降,在同类光色的红光器件中,处于国际较好水平。2.引入噻吩基团对红光材料TPATCN的带隙调节,实现对材料发光行为的调控,我们成功地得到一种近红光材料TPATHCNE,固态粉末发射峰由修饰前材料的670nm红移至736 nm的近红外区域。通过对其光物理、热学和电学等性质研究,发现杂原子硫元素的引入能很好地降低带隙,但也会淬灭荧光降低固态发光效率,非掺杂器件的最大亮度为210 cd m~(-2),最大外量子效率为0.199%,在相同光色的红光器件中性能表现良好。3.用TPATHCNE与牛血清蛋白制成的纳米颗粒培养酵母细胞,初步判断该纳米颗粒能被细胞吞噬,DLS分布和Zefa电位测试数据表征纳米颗粒具有良好的成粒性和生物稳定性,表明该近红外材料具有生物成像的潜在应用价值。
【图文】：

手机,电视,显示屏,有机电致发光

1.1 有机电致发光简介1.1.1 有机电致发光的发展历程有机电致发光二极管（Organic Light-Emitting Diode, OLED）的研究始于上世纪 60 年代，Pope M 和 Visco R E 研究组[1, 2]用直流电在单晶蒽两侧加压时，发现有蓝光发射。到八十年代，国际上开始了有机电致发光与器件的研究热潮，但直到 1978年美国柯达公司的邓青云博士开发出三明治结构有机双层薄膜电致发光器件，才标志着有机电致发光领域步入实用化阶段[3, 4]。在 1990 年，Bradley D D C 和 Friend R H报道了高分子电致发光的现象后，进入了高分子显示技术时代[5]。如今，OLED 以其高分辨、高速度、宽视角、全色彩，以及轻便，平薄、便携、低功耗等优点，成为新一代显示技术的集大成者。2017 年 10 月中国华为公司开了 Mate10 全屏 OLED 智能手机的发布会，，这是我国首家在自家旗舰手机上使用 OLED 技术，打破了韩国三星手机 OLED 技术的垄断地位，目前已达到 4K 甚至 8K 的超高清分辨率水准。

发光原理,三层结构

图 1-2 三层结构 OLED 的发光原理图入层；HTL.空穴传输层；EML.发光层；ETL.电子传输层；EIL过程具体分为以下五部分：：在外加电场的作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极薄膜层注入。：注入的电子和空穴分别通过电子传输层和空穴传输层：电子和空穴复合产生激子。激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光分子，并激。发态能级通过辐射跃迁回到基态，产生光子，释放能量OLED 发光是由电能向光能的能量转换过程，器件核心层均是为发光层匹配的，故选择合适的发光材料至关重
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O626

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