Author Affiliations
Abstract
1 Macao Institute of Materials Science and Engineering, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macau SAR 999078, China
2 Institute of Functional Nano & Soft Materials, Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials & Devices, Joint International Research Laboratory of Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, Suzhou 215123, China
3 Jiangsu Engineering Laboratory of Novel Functional Polymeric Materials, Jiangsu Key Laboratory of Advanced Negative Carbon Technologies, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China
Organic lasers that emit light in the deep-red and near-infrared (NIR) region are of essential importance in laser communication, night vision, bioimaging, and information-secured displays but are still challenging because of the lack of proper gain materials. Herein, a new molecular design strategy that operates by merging two excited-state intramolecular proton transfer-active molecules into one excited-state double proton transfer (ESDPT)-active molecule was demonstrated. Based on this new strategy, three new materials were designed and synthesized with two groups of intramolecular resonance-assisted hydrogen bonds, in which the ESDPT process was proven to proceed smoothly based on theoretical calculations and experimental results of steady-state and transient spectra. Benefiting from the effective six-level system constructed by the ESDPT process, all newly designed materials showed low threshold laser emissions at approximately 720 nm when doped in PS microspheres, which in turn proved the existence of the second proton transfer process. More importantly, our well-developed NIR organic lasers showed high laser stability, which can maintain high laser intensity after 12000 pulse lasing, which is essential in practical applications. This work provides a simple and effective method for the development of NIR organic gain materials and demonstrates the ESDPT mechanism for NIR lasing.
excited-state intramolecular proton transfer organic laser near-infrared emission molecular design Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 230007
太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室, 山西 太原 030024
基于热活化延迟荧光的双发射有机材料,由于具有两种颜色的发光波长,且至少有一种发射的衰减寿命在微秒级以上, 因此在白色有机发光二极管、多功能探针与传感、高质量生物成像、防伪等领域具有很大的应用前景。为了合理地设计基于热活化延迟荧光的双发射有机电子给体-受体型材料, 最为关键的是研究分子结构与光物理性质之间的构效关系。本文将基于热活化延迟荧光的双发射有机电子给体-受体型分子,根据其发光属性分为三类: 热活化延迟荧光-荧光双发射、热活化延迟荧光-磷光双发射和双热活化延迟荧光发射, 进一步对其分子设计原则、发光机制和最新进展做出了简要综述, 并展望了其发展前景。
热活化延迟荧光 双发射 分子设计 发光机制 thermally activated delayed fluorescence dual emission molecular design luminescence mechanism
1 华北电力大学环境科学与工程学院, 北京 102206
2 华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
传统的PAEs荧光检测法主要是借助与具有荧光光谱特征的牛血清蛋白反应而进行的间接荧光检测。 以六种被列入环境优先控制污染物的PAEs为例, 对其苯环上4号位进行分子修饰, 以期获得具有高荧光光谱强度的PAEs衍生物, 利于直接荧光检测, 同时利用分子对接的方法模拟PAEs分子与牛血清蛋白的结合, 计算与牛血清蛋白结合后的PAEs分子荧光光谱强度, 并将其与PAEs衍生物的荧光光谱强度进行比较, 筛选荧光光谱显著增强的PAEs衍生物, 为PAEs衍生物的检测提供理论支持。 研究结果显示: 共设计出30种PAEs衍生物, 其中18种PAEs衍生物的荧光光谱强度增强显著(100%~1850%), 说明PAEs衍生物直接荧光检测的强度相较于PAEs分子间接荧光检测的强度具有显著增强作用; 18种PAEs衍生物的功能特性(以稳定性、 绝缘性作为代表)受到的影响较小, 且PAEs衍生物的环境持久性均有所降低, 生物富集性无明显变化, 迁移性和毒性有不同程度的降低。 此外, PAEs衍生物之间、 与其他具有荧光特性的物质(多环芳烃)之间不存在干扰(最小波数差大于荧光光谱检测分辨率0.30 nm), 占用轨道能量及最正密立根氢原子电荷数是导致PAEs衍生物具有荧光光谱特性的主要控制因素。
邻苯二甲酸酯 荧光光谱 分子设计 分子对接 Phthalic acid esters Fluorescence spectra Molecular design Molecular docking 光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1785
基于有机半导体材料的薄膜器件包括有机薄膜晶体管(OTFTs)、有机发光二极管(OLEDs)、有机光伏器件(OPV)和有机电致变色器件(OEC)等引起了学术界和工业界的极大兴趣。有机半导体材料的性质直接取决于其分子结构。介绍了如何通过对分子的侧链设计获得一系列具有独特性能的有机半导体材料,以及它们在OTFTs、OEC及有机无机钙钛矿太阳能电池空穴传输层中的应用。作为有机薄膜场效应晶体管的活性层,这些有机半导体材料不仅显示高迁移率,其溶液和固体膜还展现出高荧光量子效率。
有机半导体 有机电子 分子设计 薄膜晶体管 发光二极管 钙钛矿电池 电致变色 organic semiconductor organic electronics molecular design organic thin film transistor lighting emitting diode perovskite solar cells electrochromic
1 集宁师范学院物理系,内蒙古 乌兰察布 012000
2 呼伦贝尔学院物理与电子信息学院,内蒙古 呼伦贝尔 021008
在B3LYP/6-31++G(d,p)水平下(Pt原子采用LANL2DZ赝势基组), 对几种樟脑型β-二酮环 金属铂配合物的紫外-可见光谱和三阶非线性光学性质进行理论研究。结果表明,分子的电子跃迁 性质属于金属到配体的跃迁(MLCT)、配体内跃迁(LC)和配体到配体的跃迁(LLCT)三种跃迁的 混合。在苯环上引入-OC2 H5 分子的最强吸收峰和最低能量吸收峰均发生蓝移。在β-二酮环上引入 苯基,同时在另一配体的苯环上引入氟代烷基可以增大非线性光学性质。在β-二酮环上引入吸电 子基团-CF3 使最低能量吸收峰红移,同时在另一配体苯环上引入烷氧基可以增大非线性光学性质。
非线性光学 乙酰丙酮Pt配合物 分子设计 电子光谱 密度泛函理论 nonlinear optics acetylacetonate Pt complex molecular design electronic spectrum density functional theory