有机功能材料课题组

 

生命与自然界中手性现象

手性(chirality)这个词,来源于希腊语,指的是与左手和右手无法重合这一现象相似的性质。化学中的手性分子,是同分异构的一种。具有手性特征在生命体系,自然界等普遍存在。通过超分子自组装技术将独立手性单元分子组装成手性超分子聚集体,产生手性放大效应,可形成不同的层次手性功能材料。本课题组从分子水平上调控手性高分子结构与性能间关系,利用合理合成思想,基于光学活性联萘酚,联萘胺,环己二胺等手性单元的衍生物为手性单体,通过不同有机合成反应,将有机分子特定结构单元构筑组装成具有一定功能手性高分子材料和分子器件。

相比于有机小分子,共轭高分子的离域π电子云如同分子导线,电子或能量可沿着刚性的D-π-A高分子共轭链骨架结构迁移形成累积效应,使得其性能得到放大。如在共轭高分子骨架引入各种不同类别的空间效应和电子效应的官能团对其进行微结构的修饰,可实现在分子水平上对其光电性质的可调控性,展示较高的摩尔吸光系数、较强的分子内电荷转移(ICT) 能力以及良好的载流子迁移率,有效增强其荧光强度与量子效率。

 

手性功能高分子设计与性能应用研究

1. 基于手性高分子及其共轭发光高分子荧光化学传感研究体系:

将含特殊结构有机手性单元分子组装成有一定结构与功能的手性超分子聚集体,具D-π-A/D-A此类多功能可调控功能手性超分子聚集体不仅能展示手性个体活性,同时还表现共轭结构诱导作用下的手性放大效应,实现在低浓度下对手性异构体和金属离子可视化直接检测。

2. 稀土高分子配合物及其手性高分子配合物可调控发光性质研究:

高分子与稀土形成的功能配合物,由于兼有高分子化合物和稀土配合物的光、电、磁、能量转化与能量储存等化学和物理特性,更易于从分子水平上调控高分子共轭电子结构与稀土配合物发光性能间关系。同时所设计的稀土高分子配合物中稀土离子能够高度有序地配位在结构刚硬且立体规整的高分子链上,有利于形成稳定的稀土高分子配合物材料,促进共轭高分子能量有效向稀土离子配合物发光中心迁移,提高稀土高分子配合物发光强度和量子效率。由于含Eu(III)Tb(III)Eu(II)的高分子配合物在紫外光激发下分别发出红、绿、蓝的荧光,因而人们正在努力探求把稀土高分子配合物制成三基色电致发光器件、荧光照明灯或彩色显示器。如选择不同激发波长可调控不同发光颜色高分子材料;如通过手性高分子结构改变,调控能量传递方式,实现发射不同偏振发光波长的手性材料。

3. 手性调控或AIE活性调控的手性高分子偏振发光材料和生物荧光探针研究:

设计一定结构与功能的手性功能高分子组装体,通过对手性中心微环境的修饰,能有效调控手性结构基团作用功能,具有AIE效应调控其偏振发光性能,并应用于生物活细胞荧光成像。

4. 可调控能级的共轭高分子近红外发光材料研究:

基于BODIPYaza-BODIPY为发光团,以共轭分子桥为连接单元,通过C-C偶联反应合成得到不同系列的近红外吸收和发射荧光材料。

 

目前资助国家自然科学基金:

No. 51173078 (2012-2015):可调控稀土高分子配合物设计与发光性质研究

No. 21474048 (2014-2018):基于近红外手性高分子材料合成与偏振发光性质研究

 

已结题完成国家自然科学基金项目:

No.20474028 (2005-2007): 手性高分子设计、结构与性能研究

No.20774042 (2008-2010):可调控多功能手性高分子合成与性质研究

No.21074054 (2010-2012): 双重手性高分子设计与性质研究