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有机材料化学

【来源:功能有机分子化学国家重点实验室 | 发布日期: | 作者: 】     【选择字号:
  本研究方向立足于有机化学学科的优势,开展新型有机材料,有机-无机复合材料,纳米材料的设计、合成及性能研究,拓展在材料化学、纳米尺度物理化学等交叉领域的应用。研究工作主要着眼于有机信息材料(包括发光材料、传感材料、稀土材料、有机-无机纳米复合材料等有重要应用前景的功能材料)的制备。
  1. 具有传感、光开关功能的氮杂大环配体稀土荧光配合物
  大多数稀土配合物荧光的激发波段均位于紫外或近紫外区,因而大大限制了其在生物体系及发光材料中的广泛应用。我们研究了通过改变配合物结构及外部条件来调制配合物的荧光,得到了一些重要的结果:
以桥联大环化合物作配体,合成出有光转换功能的稀土大环三维聚合网状的超分子配合物,并解析了其晶体结构。发现Ag+ 进入大环空配位点后,使Eu(III)配合物的特征荧光由多峰发射变为单峰发射、荧光强度增大4.9倍,激发波长由紫外区移向可见区(484.7nm)。从而首次实现了通过Ag+离子对稀土配合物的荧光进行调制。这个发现为研究多核集成体系中光能量的转换和传递提供了极好的模型,对开发新型稀土发光材料、拓展稀土发光材料及稀土离子荧光探针分析的应用范围具有重要的理论和实际意义。同时,其荧光发射、激发过程对Ag+异常敏感,可望用于Ag+ 传感超分子器件的合成(J. Am. Chem. Soc., 2004, 126(8), 2280-2281)。此外,设计并合成了一系列含有可接受外部信号基团和配位基的双功能配体,成功地实现了Ag+, Al3+ H+ 对配合物发光强度的调制。可用于光开关分子器件及Ag+, Al3+ H+ 传感器件的合成。
  2. 新型大环类萃取剂与稀土的配合物及其构效关系研究
  设计并合成了对稀土元素147Pm具有识别性能的配体。Pm 是唯一的人造放射性稀土元素,是重要的核裂变材料之一,也是一种有用的X射线源。由于它具有放射性限制了对其某些化学性质的研究,目前还没有有效的分离提取试剂。因而研究它的分离和纯化具有重要的理论和实际意义。我们利用重离子加速器产生的同位素多重示踪剂,通过同位素多重示踪法筛选出第一个对放射性稀土元素147Pm有优良选择性的配体。此工作发表在Dalton Trans. (Dalton Trans., 2004, 640-644)上,被英国皇家化学会的杂志Chemical Science作为Research Highlights之一作了介绍。
  3. 新型有机半导体材料的合成与设计
  近年来以分子器件代替半导体器件、由分子工程代替电子工程为目的的分子电子学成为一个重要的研究领域。我们的研究主要集中在具有高迁移率的有机半导体材料和特殊“分子导线”的设计与合成。有机“分子导线”能够在分子尺度联接功能性分子,控制电子的传输方式,是分子电子学中不可缺少的基本结构单元。由于这些分子导线的p电子暴露,容易受到各种环境因素的制约,影响了其性质的稳定;由于分子之间的强烈相互作用,影响了分子中的能带分布,导致很多理论计算与实际测量结果差距很大。为了有效地控制有机半导体材料中的分子相互作用,我们提出了一种“核-壳”结构分子导线的研究策略,即在分子导线外层除连接位置以外的部位构筑一层绝缘的隔离层,通过调控绝缘层的厚度和性质将能够精确地控制分子导线之间的相互作用,从而调控其性能。我们选用了非共轭性树状分子作为绝缘性外层,用来保护OPE型分子导线。各种光谱与电学性质测试表明,外围的树状分子有效地提高了分子导线的稳定性,显著地提高了其荧光量子产量,证实了理论预测。同时,“核-壳”结构分子导线能够形成有序的分子自组装体系,为研究分子导线在独立状态下的电子传递特性提供了新颖的模型。这种新的设计分子导线的理念已经被国际学术界认同,初步工作发表在 Org. Lett.Electrochem. Commun.

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