硼簇分子机器的制备与光学性质的研究

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近年来,分子机器与圆偏振发光材料广受研究者关注。圆偏振发光指的是有机手性材料发射出不同的左螺旋和右螺旋圆偏振光的现象,其主要研究的是手性有机发光材料的激发态结构信息。分子机器则是由环境驱动可以产生转动的分子构成,其中有机圆偏振材料正是构成分子机器的热门材料之一。综合手性材料的独特发光性质与分子机器的特定功能,分子机器材料在电子信息、生物学以及医学领域将会拥有广泛的应用前景。本论文通过精确的分子设计:闭环改变分子内构象、引入AIE基团、手性与磷光基团相结合等方式,提高了不对称因子glum,为提高有机共轭手性分子的圆偏振值、研究手性传递的机制和旋转方向性提供了新的思路和方法,同时,利用簇发光的过程有效监测了有机共轭小分子的固态分子运动过程。具体研究内容和主要结论如下:(1)第一体系设计与制备了碳硼烷修饰的联萘酚分子,实验研究表明,晶体结构中的碳硼烷能够有效的转动,影响分子的光学性能,为理解圆偏振性提供了动力支撑。例如,碳硼烷结构的差异化不仅能够影响晶体结构中的分子堆叠方式,而且影响了相应圆偏振因子的大小,其中,6位取代的碳硼烷基联萘酚偏振值达到了0.2。此外,变温荧光测试表现了簇发光过程中固态分子的运动,证明了6位取代的碳硼烷基联萘酚分子的分子机器性质。(2)第二体系设计与制备了基于四苯乙烯以及苯基碳硼烷的有机共轭小分子,通过两个AIE基团的引入:三维笼状结构的碳硼烷和螺旋桨状的四苯乙烯,调节了分子构象以及分子间的堆叠方式,从而达到提高圆偏振值的目的。簇发光的现象也完成了分子马达的设计目的。研究结果显示,偏振值最高达到了0.012,并且变温荧光同样表现了簇发光过程中固态分子的运动。(3)第三体系设计与制备了基于芴和萘基碳硼烷的有机共轭小分子。通过磷光与手性圆偏振发光相结合,调控分子构象,拓宽手性材料在有机磷光发光方面的应用。研究结果证实了材料的磷光发光性质,此外,手性的萘基碳硼烷芴的偏振值达到了0.013,为高偏振值的有机手性磷光材料提供了有效的设计策略。
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