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新型有机光电材料的设计与制备对有机光电子学的发展至关重要。通过在有机共轭分子中引入具有特殊电子效应的功能团,可实现其光电性能的有效调控。杂原子修饰的官能团既可以作为电子给体(D),也可以作为电子受体(A)。通过组合电子给体和受体单元,可以有效改善分子内电荷转移,从而调控材料的光电性质。此外,具有孤对电子的杂原子引入了n轨道,这使得~1(n,π*)→~3(π,π*)或~1(π,π*)→~3(n,π*)跃迁成为可能,可以促进单线态(S_n)到三线态(T_n)的系间窜越过程。更重要的是,具有较高电负性的杂原子可以形成包括氢键在内的多重分子内和分子间相互作用,这为分子提供了更好的刚性环境,有效抑制了非辐射跃迁,改善发光效率与寿命。鉴于杂原子以上的优点,我们设计合成了一系列杂原子修饰的有机光电材料,对其光物理和激发态性质进行了详细研究,并探索了该类材料在有机光电领域的应用。具体可以分为以下三部分内容:1)设计并合成了基于苯并噻二唑与叔丁基咔唑的有机光电材料TBZ-tbucz,通过研究发现其具有力致发光变色的性质。通过机械力研磨,TBZ-tbucz的光致发光光谱可由550 nm红移至610 nm。通过单晶结构分析,可以发现TBZ-tbucz分子以错位式π-π堆积的模式排列,分子间相互作用较弱,在外力作用下,分子的构型容易发生改变,从而光物理性质也会发生变化。鉴于TBZ-tbucz较高的荧光量子效率,我们将其应用于有机电致发光器件,基于研磨前的材料的器件电致发光峰为560 nm,基于研磨后的材料的器件电致发光峰为601 nm,这说明实现了同一材料两种颜色的电致发光,这将为有机光电材料与器件领域提供新的发展方向。2)设计并合成了一系列二苯甲酮与叔丁基咔唑组合的化合物(2-t-BU-PPMT、3-t-BU-PPMT和4-t-BU-PPMT),通过结合吸电子的芳香羰基和给电子的叔丁基咔唑来促进分子内电荷转移,利用溶剂化效应,实现了溶液中4-t-BU-PPMT从蓝色到橙色的几乎全彩发射。D-π-A的结构实现了电子云的完全分离,三种化合物都具有较小的单线态与三线态能级差,反向系间窜越的加强促使三种化合物都实现了热激活延迟荧光的发射,通过材料发光寿命和变温光谱验证了这一性质。三种化合物都表现出良好的溶解性、热稳定性和成膜性,这有利于实现其在有机电致发光器件中的应用。基于2-t-BU-PPMT的电致发光器件最大电流效率为20.28cd/A,最大外量子效率为10.2%,这可以归因于其97%的超高量子效率,这些都说明了其在有机电致发光器件方面具有一定的应用前景。3)设计并合成了一系列硼酸氧酯类化合物(DBOB、2FDBOB、3FDBOB和4FDBOB),这些化合物都表现出有趣的超长寿命磷光性质。随着氟原子取代位点的变化,这些磷光材料的寿命由DBOB的863 ms增加到4FDBOB的1366 ms。通过晶体分析,发现高电负性氟原子的引入构建了多重分子间相互作用,这些相互作用对分子起着锚定作用,在一定程度上限制了分子的运动。结合实验与理论分析,我们认为非辐射跃迁速率的降低是延长磷光寿命的主要原因。鉴于4FDBOB超长的磷光寿命,我们将其应用于数据防伪。