共轭高分子材料荧光颜色的调节机理及方法

近年来,共轭高分子作为荧光材料的研究受到越来越多的关注.共轭高分子相对于小分子发光材料在材料加工和发光性能上均具有极大的优势,从而在生物成像、传感、编码和光电材料等方面均有良好的应用前景,而其发光颜色的调节在某些应用中是极为重要的.本文首先对共轭高分子荧光颜色调节的两大类机理进行了阐述:直接调节共轭聚合物发光体系的能隙以改变发光颜色,或者将具有不同荧光颜色的材料发出的光叠加获得新的表观颜色.我们还对具体的调节手段进行了初步分类,包括物理共混法、共聚法、改变聚合物主链或侧基结构,以及改变共轭高分子聚集态等方法;在列举具体调节手段同时还引入了共轭高分子体系的实例说明,并对其中调节荧光颜色的可能机理进行了探讨.     

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。     

共轭高分子荧光化学传感分子的设计原理与分子组装概念

共轭高分子作为"分子导线"所特有的信号放大效应,使其在构建高灵敏度的荧光化学传感体系中具有特别的优势。本文首先从分子识别、传感机理和信号输出等方面概述了传感分子设计中需要考虑的一些基本问题;然后以聚对芳撑乙炔类共轭高分子为例,提出基于模板排列组合的分子组装概念,并将之用于合成一系列结构可调的荧光化学传感分子,以满足不同的检测目的;最后通过文献中的具体实例,对多种聚对芳撑乙炔类共轭高分子进行了分子结构和传感应用方面的解析。     

共轭高分子光电功能材料的多尺度性能研究——聚合物电子学领域中的新机遇

共轭高分子材料特异的金属或半导体的电子特性兼有质轻、价廉、易于加工的优点使其在有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机发光二极管等领域显示了重要的应用前景.然而,尽管经过几十年的不断研究,共轭高分子材料种类及其相关器件性能均已得到显著发展,但是共轭高分子材料的本征电荷传输特性仍不清楚,其研究面临巨大挑战,这主要是由共轭高分子材料本身分子量分布弥散、分子间相互缠结以及在常规旋涂薄膜器件中分子高度无序等特性所决定的.从调控共轭高分子聚集态结构的角度出发,不断提高共轭高分子的结构有序性及减小电荷传输过程中的晶界及缺陷密度,是实现共轭高分子材料本征性能认识的有效途径之一.本文首先简单归纳总结了研究者在共轭高分子多尺度聚集态结构调控及性能研究方面的初步结果,进一步结合国内外相关研究进展,重点对共轭高分子晶体方面的工作展开详细介绍,最后对该领域未来发展的挑战及机遇进行了简单评述.     

共轭聚合物复合材料的结构和性能

对聚苯胺、聚吡啶等共轭聚合物与非导电聚合物材料的复合体系的结构和性能进行了综述。不同方法制备的复合材料在结构和性能上各有特点。一般共轭聚合物与非导电高分子材料相容性差、尤其是低极性高分了。     

Conjugated Polymer Fluorescent Chemosensor： Design Principle and the Concept for Molecular Assembly

共轭高分子作为“分子导线”所特有的信号放大效应,使其在构建高灵敏度的荧光化学传感体系中具有特别的优势。本文首先从分子识别、传感机理和信号输出等方面概述了传感分子设计中需要考虑的一些基本问题;然后以聚对芳撑乙炔类共轭高分子为例,提出基于模板排列组合的分子组装概念,并将之用于合成一系列结构可调的荧光化学传感分子,以满足不同的检测目的;最后通过文献中的具体实例,对多种聚对芳撑乙炔类共轭高分子进行了分子结构和传感应用方面的解析。     

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。     

自然光下ZnO/共轭高分子复合微粒的催化性能

自然光下ZnO/共轭高分子复合微粒的催化性能;ZnO; 共轭高分子; 催化; 自然光     

直链共轭高分子的分子轨道理论(Ⅱ)——共轭体系的同系线性规律

应用差分方程法讨论了一类单连直链共轭高分子的本征方程的分解表达式。提出近似模型,用插入法得到具有交替键长的完整共轭多烯的能级和分子轨道的解析表达式,使许多单连同系列共轭分子的电离势线性关联,包括不同的能级都可用统一的参数处理。对双连体系做了类似研究,并提出了相关系数的严格评定判据。     

含芴共轭高分子的合成、表征及性能研究——推荐一个高分子化学综合实验

推荐了一个高分子化学综合实验——含芴共轭高分子的合成、表征及性能研究。实验内容包括利用Sonogashira偶联反应合成共轭高分子,采用核磁共振和红外光谱等检测手段对其结构进行表征,并利用紫外-可见光谱、荧光和热重分析对其性能进行研究。本实验结合了高分子化学和聚合物仪器分析与表征的知识点,建议纳入高分子专业高年级综合实验课程。     

聚芳香炔铂太阳能电池的制备与性能

设计合成了2种聚芳香炔铂共轭高分子给体(聚合物1, 3)和一种芳香炔铂共轭高分子受体(聚合物2), 并对其光物理特性进行了研究. 聚合物3被激发后, 与聚合物2之间既可以发生激发单重态-单重态的电子转移, 也可以发生激发三重态-三重态的电子转移. 分别对聚芳香炔铂共轭高分子给体和芳香炔铂共轭高分子受体组成的太阳能电池的特性进行了研究. 其弱的光伏特性归因于明显的激发单重态-单重态电子转移过程及此类高分子较低的导电特性. 电致发光实验结果表明, 聚合物3的阳离子自由基主要由其激发三重态决定.     

直链共轭高分子的分子轨道理论(Ⅳ)——一维重复单元体系本征方程的单频约化条件及体系的边界态

对于由重复单元构成的体系,如何利用其准周期性及局部对称性约化本征方程一直是一个人们感兴趣的课题。本文作者已发表3篇文章讨论有关的问题。其中,利用差分方程方法处理直链共轭高分子体系时,涉及如下方程:     

共轭高分子聚[α,α′-二氰基对苯二亚甲基]的合成

<正> 共轭高分子具有耐热、耐辐射、半导性以及催化性能,可成为一种功能高分子材料。合成共轭高分子的方法很多。文献报道α-溴代苯乙腈经加热或与氨水作用可得到反式α,β-二苯基丁烯二腈。chanenor等人发现邻苯二乙腈的侧链溴化物不稳定,加热易脱溴化氢形成聚合物。本工作合成了α,α′-二溴代对苯二乙腈,通过脱溴化氢,得到共轭高     

非共轭单体的活性自由基聚合进展

活性自由基聚合经过十多年的发展,已成为一种有效的高分子设计手段.代表性的活性自由基聚合技术包括氮氧调控自由基聚合(NMP),原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合或通过黄原酸酯交换法设计大分子(MADIX).这些技术已成功应用到多数共轭单体上,但对非共轭单体的聚合控制还不太成功.本文总结了几类适合非共轭单体的活性自由基(共)聚合方法,主要有RAFT/MADIX体系,某些ATRP体系,碘退化转移体系及近年新出现的有机碲调控自由基聚合(TERP)和有机锑调控自由基聚合(SBRP)体系,其中,TERP和SBRP的独特性值得关注.     

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!     

C60与苯乙烯共聚物的制备及光电导性能的研究

通过自由基聚合的方法制备了一系列苯乙烯和Ｃ６０的共聚物。用ＴＧ＆ＤＴＡ,ＧＰＣ和ＤＳＣ等方法对共聚物进行了表征。首次在非共轭结构高分子共聚物体系上获得了光电导信号。光电导研究表明,该类共聚物具有良好光电导性能,并证明光电导来自Ｃ６０本身。     

具有重复单元的共轭分子的量子化学计算及其应用(上)

首先对题目作些说明。第一点说明是什么叫重复单元,高分子就是具有重复单元的,因为高分子是由单体聚合而生成,每个高分子都是由小分子的单体重复组成的。聚氯乙烯的重复单元就是—CHCICH_2—。当然不仅高分子有重复单元,小分子也有重复单元,例如:多烯烃的重复单元就是—CH—,所以具有重复单元的分子种类很多。另外,一个高分子除了重复单元之外,两头还有端基,例如离子型聚合,或者引发剂分子接到高分子的端基上。因此讨论具有重复单元分子的时候,一定要考虑两头的端基,端基可能有的简单,有的复杂;第二点要说明的是题目中指的是共轭分子,但是下面介绍的方法作为理论的本身不限于对共轭分子的处理,非共轭分子也可以用类似的方法     

全共轭聚噻吩类和聚硒吩类嵌段共聚物的凝聚态结构调控

嵌段共聚物可发生微相分离形成丰富的介观尺度上的相结构,而共轭聚合物是一类具有特殊的力学、导电性能或光电功能的半刚性链高分子.全共轭嵌段共聚物因其兼具两者的特性而备受瞩目.本文着重介绍了近年来课题组在基于全共轭聚(3-烷基噻吩)和聚(3-烷基硒吩)嵌段共聚物体系的研究进展,通过改变体系的分子结构包括主侧链结构、侧链的烷基长度及取代基团等以及对体系在溶液状态及薄膜状态进行后处理包括改变溶剂、热处理、溶剂蒸气处理等来调控体系的微相分离行为和结晶行为,实现对材料凝聚态结构的调控.在此基础上,以有机场效应晶体管和聚合物太阳能电池器件作为最终体现聚噻吩或聚硒吩类体系凝聚态结构与性能关系的平台,将获得的调控体系凝聚态结构的有效策略用于实现其半导体材料物理性能的提升.     

共轭聚合物在生物传感与生物医药领域的研究进展

共扼聚合物(CPs)是一类具有离域π-π共轭骨架的高分子材料,在生物医药领域显示了广阔的应用前景.相比于传统的荧光小分子材料,共轭聚合物由于具有优异的光捕获能力、高的单线态氧产率及良好的生物相容性等优势受到了广泛关注.本文从共轭聚合物的结构设计和性能调控的角度出发,重点总结了本课题组近十年来在共轭聚合物的设计合成及其在...     

σ-π共轭共聚物的电荷掺杂效应

目前导电高分子材料主要集中在π-共轭的碳链体系和σ-共轭的聚硅烷体系.后来人们在聚合物主链或侧链同时引入π共轭性和σ共轭性的基团,形成σ-π共轭高聚物.这类材料掺杂后电导率能在较宽的范围内变化,从而赋予它们非常独特的光化学和光物理性质,可用作导体与半导体、光导体材料,以及非线性光学材料、光致抗蚀剂、电致发光装置中的发光二级管等,有可能成为方兴未艾的信息技术所必需的集成电子器件或集成光子器件中的关键材料之一.同π共轭和σ共轭体系相类似,σ-π共轭体系也只有在掺杂引入载流子的情况下才能导电.相比之下,对依赖于σ-π共轭体系的导电机理研究很少.例如,实验发现nSix(C=C)y掺杂后电导率先升高到10-3Scm-1后又降低到10-7Scm-1,这种现象在π共轭和σ共轭体系中并没有发现,至今也没有理论和实验解释.这类材料的导电性主要依赖于σ-共轭与π-共轭的组合程度以及它们的内部电子结构,因此开展这方面的理论研究工作是很必要的.本文选用了主链含有30个原子的nSix(C=C)y+进行了理论研究,以期为有目的地组合配置σ-共轭和π-共轭的组合结构开发新型光电功能材料提供理论支持.从能量最低稳定单元出发建立了计算模型并根...