智能响应型圆偏振发光材料的设计、构筑及光学性质研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yujiesky
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
手性是自然界广泛存在的现象之一,探究分子手性的构造与表达对于理解自然界中的各种复杂的生命过程具有重大的意义。圆偏振发光(CPL)作为手性发光材料的特征之一,主要是指手性发光物质在光或电的激发下,发出的左右圆偏振光强度不同的现象。近年来,研究人员对具有圆偏振发光性质的手性光学材料表现出极大的关注,这是由于圆偏振光在光学信息加密存储、生物编码和不对称光聚合等方面有巨大的应用价值。而构筑能对外界刺激作出响应的圆偏振发光体系对开发智能手性材料起到至关重要的作用。本文主要研究了可控、可逆的动态响应性圆偏振发光材料的制备及其性质,采用超分子共组装、结合手性向列相液晶、三重态-三重态湮灭光子上转换的方式构筑了新型的智能手性圆偏振发光体系。研究工作主要包括以下四个部分:(1)设计合成了由非手性功能化荧光团和手性凝胶因子组成的超分子共组装凝胶体系中质子触发的CPL开关。具有光诱导电子转移(PET)性质的非手性荧光分子与手性凝胶剂的超分子组装方式即正交组装或共组装可以通过溶剂进行调节。通过选择合适的溶剂,共组装方式形成的超分子组装体可以实现从手性凝胶因子到非手性荧光分子的手性转移,反之,通过正交组装得到的凝胶不能实现手性的有效转移。共组装凝胶通过手性转移形成手性纳米纤维,并且在酸性环境中共组装纳米纤维的质子化可以点亮CPL,然而当其暴露在碱性环境中时会伴随着CPL信号的消失,最终得到了凝胶体系中酸碱响应的CPL开关。(2)设计合成了基于激发态分子间质子转移(ESPT)和分子内电荷转移(ICT)的以2-氨基环己醇为手性源的胍取代1,8-萘二甲酰亚胺(R/S-1)手性发射体,该手性发光小分子在水相和有机相中呈现出多色可调的CPL。R/S-1分子在水溶液和有机溶剂中会发生ESPT过程,在酸/碱刺激下实现了从蓝色到黄色可调的CPL。重要的是通过精确调节p H值首次在水溶液中成功实现单分子圆偏振白光发射,CIE坐标为(0.35,0.36)。当把R/S-1分子溶解在不同的有机溶剂中时,也可实现从蓝色到黄色可调的CPL,这进一步验证了未来从单一系统开发多色可调节CPL材料的新想法。另外,将R/S-1分子置于低温环境中时,会发现ESPT过程会被抑制同时手性分子的旋转受限,因此圆偏振发光会表现出更高的发光不对称因子(glum),glum值的数量级由10-4增加到10-2,该措施为制备具有高glum值圆偏振发光纳米材料提供了一条有效途径。(3)设计合成了R/S-1功能化手性发光小分子,当其分散在聚合物和手性向列相液晶(N*-LCs)中时,构筑的混合体系均具有酸碱响应的CPL特性。由聚合物和发光分子制成的混合薄膜的荧光颜色可以在酸/碱熏蒸后在蓝色到黄绿色之间进行调制,从而实现高级信息编码和解码的应用。此外,将手性发射体R/S-1掺杂到手性向列相液晶薄膜中时,同样也可以得到p H调控的组装体,该组装体不仅可以实现荧光和CPL颜色的转换,而且CPL的glum值也可以得到有效调控,即?glum?值从1.1到0.01的可逆切换,从而使组装体实现了刺激响应性圆偏振光发光颜色和强度可调的手性光学体系。此外,由于不同颜色CPL的glum有很大的差异,在圆偏振片的辅助下,成功得到了肉眼可区分的圆偏振光发射。(4)设计合成了手性液晶体系中上转换圆偏振紫外发光(UC-CPUVL)的手性光聚合体系。以手性发射体R-/S-TP作为上转换受体和4Cz IPN作为非手性敏化剂,面手性分子R-/S-TP在稀溶液中具有较好的CPL性能,和敏化剂充分混合后,该组合在溶液中成功实现了可见到紫外具有较高glum值的上转换圆偏振发光,CPL的glum值由3.1?10-3提高到9.2?10-3,同时得到了较高的光子上转换效率,这说明上转换过程可以进一步增强圆偏振紫外发光(CPUVL)的发光不对称因子。进而,将该上转换体系均匀的分散到非手性向列型液晶中,可以获得诱导的手性向列相液晶(N*-LCs)和glum值更高的UC-CPUVL(1.9?10-1)。从N*-LCs产生的具有很高glum值的UC-CPUVL已成功应用于联乙炔的聚合反应中,得到光学活性高度可控且稳定的手性聚联乙炔。
其他文献
中子源与中子科学技术的发展极大增强了人类探索微观世界的能力。目前中子谱仪依旧采用基于~3He的丝结构中子探测器,探测器计数率低于10~4 Hz/mm~2,而且价格昂贵,限制了中子科学技术的发展。涂硼GEM(Gas Electron Multiplier)中子探测器具有计数率高、空间时间分辨好等优势,被认为是替代~3He丝结构探测器的发展方向。然而目前涂硼GEM中子探测器均工作在流气模式下,自身稳定
学位
研究背景泡型棘球蚴病(Alveolar echinococcosis,AE)是多房棘球绦虫幼虫或多房棘球蚴引起的一种危害严重的人兽共患寄生虫疾病。多房棘球蚴好寄居于人或啮齿动物等中间宿主的肝脏(约占97%以上),呈类肿瘤样侵袭性增殖对寄居肝脏造成持续损害,以进行性肝纤维化为主,或转变为肝硬化,因此又常被称为“虫癌”。阿苯达唑(Albendazole,ABZ)是当前AE临床治疗的首选药物,能限制多房
学位
新时代背景下,国家的战略发展规划对制造业的智能化水平、节能减排目标都提出了新的要求,板材拉深成形工艺遇到了新的挑战和发展机遇,需要在满足“成形成性”的基础上探索工艺优化方案。摩擦是影响板材拉深成形工艺成形性能和成形质量的关键因素,在成形过程中合理地利用有益摩擦、抑制有害摩擦,将对工艺的成败和效果起到至关重要的作用。板料与模具之间的微观接触状态和动态摩擦条件,是成形过程进行工艺润滑的决定性因素,若能
学位
人工林生态系统是旱区森林生态系统的重要组成部分,可以缓解和改善旱区的生态环境问题,而人工林养分循环可以调节和影响生态系统的物质循环、信息传递和能量流动,是维持旱区人工林生态系统生态服务功能和可持续发展的关键,但目前关于旱区人工林生态系统养分循环过程和机制的认识尚不清楚。因此,本研究以陇中黄土高原主要人工林生态系统为研究对象,包含了柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、侧柏(Pla
学位
进入21世纪以来,企业财务舞弊行为不断升级,国外有能源巨头安然公司的轰然倒塌、迪斯尼公司虚增营业收入60亿美元,国内有康美药业300亿资金无端蒸发、瑞幸咖啡深陷财务迷局。这些财务舞弊案件的发生,严重影响了资本市场的健康有序运行,沉重打击了投资者对资本市场的信心,从一定程度上破坏了经济的稳定性。为此,西方国家完善了立法和执法环节,加强了对资本市场的监管力度。与西方国家相比,我国正处于经济转型期,国家
学位
GH4169高温合金的热加工和冷加工性能优良,常作为航空航天等领域的高温部件用材,由于工作环境对于材料的组织性能具有较高要求,因此有必要采用特殊的处理及生产手段对此类材料进行改良。多向锻造技术作为一种典型的剧烈塑性变形工艺,通过对锻件施加不同载荷方向的压缩变形来实现晶粒组织的显著细化,从而获得显著提高的综合力学性能。本文在闭式多向锻造(Closed multidirectional forging
学位
随着能源和环境危机日趋严重,开发绿色能源和节能技术成为当前迫在眉睫的问题。LaFeO3作为ABO3型钙钛矿氧化物由于具有来源广、价格低廉、耐高温、环境友好等优点被视作具有巨大潜力的镍氢电池新型负极材料。但由于LaFeO3具有易团聚、电导率低、动力学性能差等问题限制了其进一步的应用。为解决这些问题,本文通过掺杂以及包覆处理的方法对LaFeO3进行改性,系统的研究了LaFeO3的微观结构和电化学性能,
学位
取代1-氨基异喹啉和联芳基轴手性化合物广泛存在于许多天然产物和生物活性分子中,例如,Papaverine、Sanguinarine、Mastigophorene和Steganacin等都具有良好的生物活性。此外,1,1′-联-2-萘酚(BINOL)、2-氨基-2′-羟基-1,1′-联萘基(NOBIN)和1,1′-联-2-萘胺(BINAM)为代表的联芳基轴手性化合物已被广泛应用于不对称催化领域。因此
学位
研究背景结核病是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M.tuberculosis)感染引起的一种慢性传染病。在宿主抵御M tuberculosis感染中,T细胞介导的免疫应答发挥主要作用。卡介苗(Bacillus Calmette-Guérin,BCG)是唯一获得临床许可的结核病疫苗。新生儿接种BCG可预防对儿童罹患严重的结核病,但对成人缺乏有效的保护。其中的原因
学位
自润滑关节轴承以其承载能力强、耐腐蚀、自润滑等优异特性,在航空航天等领域发挥着重要作用,开展对自润滑材料性能的研究是提高自润滑关节轴承质量和延长其使用寿命的关键。聚四氟乙烯(PTFE)自润滑性能优异,然而较差的力学性能和耐磨性制约了其在摩擦学领域的应用。对PTFE的填充改性是改善和克服PTFE的缺陷,以及增强聚合物摩擦学性能的有效方法。然而,一些填料(例如:二氧化硅、氧化铝和少层石墨烯)的掺杂虽能
学位