基于金属有机纳米结构的高偏振发光材料的研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haisangpiao
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随着信息时代的发展,光通信网络需要提供更高速率和更大容量的传输系统。利用光的偏振性实现偏振复用系统是满足未来光网络系统传输需求及光信息处理能力的新型技术与主要发展方向。有机偏振发光材料具有偏振发光和短发光寿命的优点,是一种能够为偏振复用光通信系统提供高传输速率的优异偏振光源材料。有机偏振发光材料的偏振发光特性本质上在于材料内部的有机发光分子的取向,取向度越高的材料的发光偏振比越高。以金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOF)材料作为主体,染料分子作为客体(guest)分子,可以制备有机偏振发光材料MOF(?)guest。该材料可以利用MOF的有序孔道对客体分子的运动进行限制,从而有望提高客体分子的取向,是实现有机偏振发光材料的新思路。本文结合理论与实验,设计并合成了一系列不同的MOF(?)guest材料,研究了这些MOF(?)guest材料基于客体的发光偏振特性,并对影响客体分子取向的因素进行分析;进一步在MOF主体框架中引入二基色染料,以获得白光偏振材料,研究并分析了该白光材料的偏振发光特性。本文首先合成了两种不同孔径的MOF框架,并分别采用活化吸附和原位合成法将罗丹明B(RhB)分子引入同分异构MOF中,得到了四种MOF(?)RhB材料。荧光显微镜观察到四中材料均发出明亮的黄光,说明RhB很好的进入了MOF孔道,并且利用MOF避免了本身的荧光猝灭。而且,粉末X射线衍射图谱表明,客体RhB分子对这些MOF晶体的结构没有影响。进一步,通过测定四种异构MOF(?)RhB晶体的荧光偏振光谱,发现随着MOF孔径的增大,MOF(?)RhB的荧光偏振比降低。此外,活化吸附法制备的MOF(?)RhB的光谱存在红移现象,分析认为是MOF中的RhB分子发生了聚集行为所导致。本研究结果为高荧光偏振性能MOF晶体的材料选择和合成方法的选择提供了依据。然后,制备了蓝黄二基色MOF(?)Dye,在证明两者均有偏振发光特性的基础上,通过分阶段引入客体染料分子的方式将黄光染料RhB、蓝光染料荧光增白剂(KSN)引入同一MOF孔道中,并通过调整黄光染料浓度得到白光单晶材料MOF(?)Dye,对白光材料的荧光偏振光谱进行分析,发现白光材料具有一定的偏振特性,但是由于两种客体分子的排列有所差异,其白光偏振方向并不严格沿MOF孔道方向。这些研究成果为设计及制备有机偏振发光材料MOF(?)guest提供一种有效方案与实验指导。
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