分子聚集发光研究团队发光材料与器件全国重点实验室

Research Group of Luminescence from Molecular Aggregates

  2025-08-15 星期五

季度创新奖|2021年3-5月

发布人:薛敏  发布时间:2022-01-12   动态浏览次数:733

黄蝶同学在Sulfur-containing polymers上发表文章

巯基点击聚合凭借独特的点击特性已被发展成为制备含硫聚合物的常用手段,本章则主要总结了该领域在近些年的研究进展。得益于巯基的高反应活性,目前巯基-烯、巯基-炔、巯基-环氧、巯基-异氰酸酯及巯基-卤素等多种巯基点击聚合已被成功开发并广泛用于制备具有明确结构及独特性质的各类含硫功能聚合物。比如,巯基-烯点击聚合可通过自由基过程或巯基迈克尔加成生成聚硫醚产物;巯基-炔点击聚合作为前者的升级版,可通过两次加成或一次加成分别生成聚硫醚或具有不同区域/立体结构的聚烯硫醚;通过对单体结构等进行设计,利用巯基点击聚合可成功制得具有吸附、发光及自组装等性质的功能聚合物材料。最后,我们对该领域所面临的机遇和挑战极限了讨论。

1  可用于含硫聚合物制备的巯基-炔点击聚合

该文作为Wiley出版社出版电子书《Sulfur-containing polymers》中的第四章于20213月19号上线。

文章信息:Die Huang, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang, Chapter 4 Thiol-based click polymerizations for sulfur-containing polymers, Sulfur‐Containing Polymers, WileyVCH, 2021, page 147-170.黄蝶-Chapter 4 Thiol-based click polymerizations for sulfur-containing polymers.pdf



程天宇同学在《高分子材料科学与工程》上发表文章

作为一类重要的三键单体,异腈单体的聚合可产生含氮原子的新型聚合物,并赋予其特殊的功能和应用,因而这一领域的研究引起了越来越多的关注并已经取得了长足的进展。但是,目前鲜有文献对该领域进行较全面的综述。本专论较系统地总结了近年来基于异腈单体的单组分、双组分以及多组分聚合反应,并较详细介绍了其在制备光电和生物等功能高分子材料方面的应用,最后对其未来可能的发展方向进行了展望。

该工作发表在高分子材料科学与工程 . (2021, 1, 169)上。

文章信息:Tianyu Cheng, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang*, 异腈单体的聚合及在功能高分子材料制备中的应用, 高分子材料科学与工程, 2021, 01, 169. 影响因子:1.123 Chengtianyu.pdf



江如明同学在Advanced Materials 上发表文章

癌症每年夺去数百万人的生命,严重威胁人类的生命健康。手术治疗是目前临床上治疗癌症的主要手段,但是一些微小的肿瘤残留在手术后经常被漏诊留下,导致残余病灶以及肿瘤复发。如今,多模态治疗策略越来越受到人们的重视,但通常需要将多种复杂成分结合在一个治疗系统中才能实现多种功能。因此,发展有效的癌症治疗策略至关重要。本工作通过合理的分子设计,调控激发态的辐射和非辐射路径,获得了集高效近红外(NIR)荧光、光热、光动力于一体的新型多功能聚集诱导发光分子(AIEgen),并利用该分子构建了高效多功能诊疗一体化平台,大大提高了患癌小鼠的疗效以及生存率。

1  分子结构,纳米材料制备和多功能手术和光治疗的应用示意图

该工作发表在Advanced Materials (2021, 2101158)上。

文章信息:Ruming Jiang, Jun Dai, Xiaoqi Dong, Quan Wang, Zijuan Meng, Jingjing Guo, Yongjiang Yu, Shixuan Wang, Fan Xia, Zujin Zhao,* Xiaoding Lou,* and Ben Zhong Tang*, Improving Image-Guided Surgical and Immunological Tumor Treatment Efficacy by Photothermal and Photodynamic Therapies Based on a Multifunctional NIR AIEgen, Advanced Materials, 2021, 2101158. 影响因子:27.398 JiangRuming-AM.pdf



陈浩同学在Advanced Optical Materials上发表文章

开发具有高发光效率和高三重态能级(T1)蓝光材料对于制备高性能的单发光层白光有机电致发光二极管(SEL-WOLED)至关重要在本工作中,我们制备了一种天蓝色发光材料DCB-BP-SFAC,它具有显著的的聚集增强延迟荧光、双载流子传输和高T1能级的特性,掺和掺杂的器件中都表现高效的天蓝色发射,其最大外量子效率分别为14.8%23.5%DCB-BP-SFAC还可以作为绿、橙和红光的磷光材料和热活化延迟荧光(TADF)材料的主体制备的单色掺杂器件都表现出优异的性能因此,我们采用DCB-BP-SFAC同时作为发光材料主体材料基于合适掺杂浓度下的分子间的不完全能量转移制备了单发光层的荧光/磷光杂化WOLED和全荧光WOLED值得一提的是,全荧光SEL-WOLED的发光效率分别为47.1 cd A−146.2 lmW−119.1%这些有机电致发光器件的优异性能显示了DCB-BP-SFAC在实际显示和照明设备中的巨大应用潜力。 

1 DCB-BP-SFAC构筑的高效天蓝光及白光OLED器件

该工作发表在Advanced Optical Materials (20219, 2002019)上。

文章信息:Hao Chen, Huijun Liu, Pingchuan Shen, Jiajie Zeng, Ruming Jiang, Yan Fu, Zujin Zhao,* Ben Zhong Tang, Efficient Sky-Blue Bipolar Delayed Fluorescence Luminogen for High-Performance Single Emissive Layer WOLEDs, Advanced Optical Materials, 2021, 9, 2002019. 影响因子:8.286ChenHao-AOM.pdf



宁叶玲同学在Science China Chemistry上发表文章

有机室温磷光(RTP)材料已经成为光电领域的一个研究热点。目前已经报道了一系列通过引入卤素原子、羰基或杂原子、氢键、H-聚集、强分子间电子耦合、分子堆积等策略的有机室温磷光材料。然而,这些材料的制备仍然需要复杂的合成步骤和高昂的成本。此外,它们在空气中的性能也不够好,而且通常需要引入卤素原子。因此,仅使用富电子材料且不含卤素原子的主客体掺杂策略是构建RTP体系的简便和有效方法。在本工作中,秦安军和唐本忠等开发了一系列以N,N,N',N'-四苯基联苯胺(TPB)为客体分子,三苯基膦(TPP)或三苯胺(TPA)为主体分子的新型主客体有机室温磷光体系。主客体掺杂材料的最大磷光量子产率和最长寿命分别可以达到23.6%和362 ms。实验结果和理论计算表明,主体分子不仅能够提供刚性环境,抑制客体分子的非辐射跃迁,而且还可以通过Förster共振能量转移(FRET)在光物理过程中与客体分子进行协同作用。如图1所示,把客体分子TPB分别掺杂到TPPTPA主体分子时,会产生不同的光物理过程。同时,这些材料还可以用于如图2所示的多重防伪加密。 这些新型的有机主客体RTP体系具有成本低、不含卤素原子、制备简单、性能优异等优点,有望在数据加密、防伪等实际应用中发挥巨大价值。这个工作不仅拓宽了纯有机RTP材料的设计策略,而且为开发各种实际应用提供了新的机会。

1 aTPB/TPP和(bTPB/TPA主客体体系的的光物理过程机理示意图

2 a1.0 mol% TPB/TPPTPB/TPA晶体粉末在365 nm UV灯照射前后的图片;

b)基于不同发光材料的数字化图案设计;(c)多重防伪示意图

该工作发表在Science China Chemistry (202164, 739-744)上。

文章信息:Yeling Ning, Junfang Yang, Han Si, Haozhong Wu, Xiaoyan Zheng*, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang*. Ultralong organic room-temperature phosphorescence of electron-donating and commercially available host and guest molecules through efficient Förster resonance energy transfer. Sci. China Chem. 2021, 64 (5), 739-744. 影响因子:6.356SCC原文-宁叶玲.pdf



刘东明同学在Macromolecules上发表文章

将丰富、无毒和可再生的二氧化碳(CO2)转化为功能高分子材料,受到了高分子化学家的广泛关注。然而,目前的研究多集中于链状聚合物。开发在温和条件下CO2参与制备杂环聚合物的新型聚合反应很有意义。在本工作中,我们成功地开发了CO2、异腈和2-碘苯胺的三组分聚合反应,在温和的反应条件下制备了结构明确的聚亚苯甲酰基脲。聚合物主链杂环上的酰胺基团存在分子间氢键作用,可自组装成200-1000 nm的小球。此外,含四苯基乙烯(TPE)单元的聚合物具有聚集诱导发光增强(AEE)特征,在紫外灯的照射下可实现自组装过程和形貌的可视化,且可作为荧光探针对Au3+离子实现高选择性、高灵敏度的检测。此工作为CO2的利用提供了新的策略,且为CO2参与杂环聚合物的设计和合成提供了新的视角。

1  二氧化碳参与制备功能杂环聚合物

该工作发表在Macromolecules (2021, 54, 4112-4119)上。

文章信息:Dongming Liu, Bo Song, Jia Wang, Baoxi Li, Bingnan Wang, Mingzhao Li, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang*, CO2-Involved and Isocyanide-Based Three-Component Polymerization toward Functional Heterocyclic Polymers with Self-Assembly and Sensing Properties, Macromolecules, 2021, 54, 4112-4119. 影响因子:5.918LiuDongming-Macromolecule.pdf



朱翔宇同学在Journal of Materials Chemistry C 上发表文章

蓝色有机发光材料因其在照明和全色方面的应用而具有重要的地位,然而具有高效稳定发射的材料比较匮乏。本年度工作中,我们合成了两个叔丁基蒽衍生物的深蓝光材料(Cz-TAn-DMACTPA-TAn-DMAC),这些材料具有很高的固态荧光量子产率,并在OLED器件中表现出高效的电致发光效率。基于TPA-TAn-DMAC的荧磷杂化二元白光器件达到了15.8%的最大外量子效率,以及在10000 nits下几乎没有效率滚降,得益于稳定的载流子复合区的分布,这些白光OLEDs展现出非常高的光谱稳定性,具有很好的应用前景。

 二元杂化白光器件结构、电致发光效率和电致发光光谱

该工作发表在Journal of Materials Chemistry C (2021,9, 5198-5205)上。

文章信息:Xiangyu Zhu, Yinghao Li, Zilong Wu, Chengwei Lin, Dongge Ma, Zujin Zhao and Ben Zhong Tang,Journal of Materials Chemistry C, 2021,9, 5198-5205 影响因子:7.059ZhuXiangyu-JMCC.pdf



胡蓉同学和邓棋云同学在Biomaterials上发表文章

光动力治疗(PDT)由于其高度的时空可控性,低毒性及不易产生耐药性等特点,在病原微生物的精确诊断及有效治疗上具有良好的应用前景,而具有聚集诱导发光(AIE)性能的光敏材料,聚集态下不仅具有高的发光效率,还能有效产生ROS,从而在PDT治疗微生物感染中展现出独特的优势和广阔的应用前景。在本年度工作中,基于前期工作中通过分子设计引入碱性基团实现了对革兰氏阳性菌(G+)的特异性识别,设计并制备了荧光探针DPNAP荧光探针DPNAP在其发光基元上通过引入了更强碱性的二乙氨基基团来增加其与G+脂磷壁酸的结合力,但形成的离子型受体构成了强的电荷转移态从而导致了荧光猝灭,因此DPNAPG+表现为结合却不发光;而由于革兰氏阴性菌(G-)与此类探针结合方式相对较弱,则表现为不结合也不发光;但对于真菌类微生物,DPNAP则表现为较好的结合力和优异的发光行为。加之,酮基水杨醛联肼(KSA)基团的引入,使分子结合了ESIPT材料的荧光特性,并借助外围的基团旋转受限获得了强的聚集态荧光量子产率及AIE特性。进一步地,基于其优异的敏化产生活性氧的能力及生理环境下一定的电正性,该体系表现出针对不同微生物的多样抗菌行为。因此,此探针在生物标记及抗肿瘤等方面有着广阔的应用前景。

1  DPNAP的设计原理

该工作发表在Biomaterials (2021271, 120725)上。

文章信息:Rong Hu, Qiyun Deng, Qiaoyang Tang, Rongyuan Zhang, Lirong Wang, Bo Situ, Chen Gui, Zhiming Wang*, and Ben Zhong Tang*, More is Less: Creation of Pathogenic Microbe-related Theranostic Oriented AIEgens, Biomaterials, 2021, 271, 120725. 影响因子:10.317 HuRong-Biomaterials.pdf



路琳同学在Chemical Science 上发表文章

在快速发展的大数据时代,实现信息的高密度存储与高级防伪是十分重要的问题。在工作中,我们将聚集诱导发光基团与电活性基团相结合制备了两种具有电刺激响应的聚合物材料。在外加电压的刺激下,材料的外观颜色与荧光会发生明显的变化。同时通过对取代基的调控,可以控制两种聚合物材料对电压的不同响应程度。我们进一步构筑了颜色码的三维器件,该器件在不同的电压下可以对多种信息进行存储与加密,实现了动态多级的信息显示与存储功能,并极大地增加了信息的安全性。因此,我们将聚集诱导发光基团与电活性基团相结合构筑了高密度信息存储与多级防伪器件,为刺激响应材料在多功能光电器件(如信息显示、信息存储、信息防伪等)方面的应用提供了新思路。

 具有高密度信息存储和多级防伪功能的器件示意图

该工作发表在Chemical Science (2021, 12, 7058-7065)上。

文章信息:Lu Lin, Kaojin Wang, Haozhong Wu, Anjun Qin*, Ben Zhong Tang. Simultaneously achieving high capacity storage and multilevel anti-counterfeiting using electrochromic and electrofluorochromic dual-functional AIE polymers, Chemical Science 2021, 12, 7058-7065. 影响因子:9.346LuLin-CS.pdf



邬子龙同学在Advanced Optical Materials 上发表文章

基于之前的研究基础,我们基于蒽核及吖啶衍生物和咪唑衍生物设计合成了一系列高效的双极深蓝光材料其中基于DPAC-TAn-BI分子的非掺杂深蓝光CIEx,y = 0.15, 0.15OLED器件的外量子效率ηexts高达5.81%。采用DPAC-TAn-BI作为蓝光发射层结合黄色磷光材料制备了高性能的二元杂化OLED器件,其ηext高达27.6%,效率1000 cd m–2亮度低至2.9%,其CIEx,y为(0.46, 0.48),发光颜色为稳定、健康护眼的暖白光因此,我们通过合理的分子设计得到了高效的深蓝光分子,并在深蓝光及二元杂化白光OLED器件中均展现出了广阔的应用前景。

 DPAC-TAn-BI分子在蓝光及白光OLED中的应用

该工作发表在Advanced Optical Materials (20212100298)上。

文章信息:Zilong Wu, Xiangyu Zhu, Yinghao Li, Hao Chen, Zeyan Zhuang, Pingchuan Shen, Jiajie Zeng, Jiajin Chi, Dongge Ma, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang, High-Performance Hybrid White OLEDs with Ultra-Stable Emission Color and Small Efficiency Roll-Off Achieved by Incorporating a Deep-Blue Fluorescent Neat Film. Advanced Optical Materials, 2021, 2100298. 影响因子:8.286.WuZilong-AOM.pdf



庄泽燕同学在CCS Chemistry上发表文章

共轭是有机化学领域中最基本的术语之一, 共轭可以大致分为价键共轭和空间共轭两种类型。而目前人们对于集价键共轭和空间共轭于一身的杂化共轭体系的理解和利用仍不够深入。本工作选取折叠型TPE衍生物以杂化共轭模型、呋喃和噻吩为单元砌块,开创性构建了一系列的具有苯呋喃/噻吩相互作用的新型杂化共轭分子。同时,结合实验测试和理论计算,系统地研究了苯杂环相互作用对折叠型TPE衍生物的杂化共轭性质和光物理性质的影响,展示了一种适用于杂化共轭体系的分子轨道解构分析方法,为新型杂化共轭分子的认识、开发和优化提供了新的角度和思路,为新型多维度功能材料的发展提供重要的指导

1  设计思路示意图

该工作发表在CCS Chemistry (20213, 633650)上。

文章信息:Zeyan Zhuang, Pingchuan Shen, Jianqing Li, Jinshi Li, Zujin Zhao*, Ben Zhong Tang. Deciphering Benzene-Heterocycle Stacking Interaction Impact on the Electronic Structures and Photophysical Properties of Tetraphenylethene-Cored Foldamers. CCS Chemistry 2021, 3, 633. 影响因子:暂未 ZhuangZeyan-CCSChemistry.pdf



刘昊同学在Advanced Functional Materials上发表文章

用热激活延迟荧光(TADF)材料敏化传统荧光(CF)客体的工艺已取得了可观的进步,由此可以充分利用TADF材料和CF掺杂剂的优势。然而,由于主客体之间的Dexter能量转移(DET),使用同相掺杂结构敏化CF客体往往会遭遇较为严重的激子损失。在此,一种高效的异相敏化体系被开发,用于制备白色有机发光二极管(WOLED)。 基于具有具有486 nm的电致发光(EL)峰,外量子效率为26.6%的新型高效天蓝色TADF发光材料DCP-BP-DPAC,绿色TADF材料BDMAC-XT和红色CF客体DBP,我们通过无间隔层的异相配置成功地制造了高效的WOLED。通过进一步采用橙色发光材料TBRB或4CzTPNBu作为中间敏化剂,可通过Förster能量转移将能量更有效地传递至DBP。通过逐步的能量转移和消除多余的DET,可以实现高性能的全荧光WOLED,成功制备了超过23.0%的外量子效率,具有87的高显色指数(CRI)以及光谱高度稳定的白光。卓越的电致发光性能和高质量的光色为用于全荧光WOLED的敏化体系提供了新的设计思路。

1  共相敏化和异相敏化结构

该工作发表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021, 2103273)上。 

文章信息:Hao Liu, Jinke Chen, Yan Fu, Zujin Zhao,* and Ben Zhong TangRong, Achieving High Electroluminescence Efficiency and High Color Rendering Index for All-Fluorescent White OLEDs Based on an Out-of-Phase Sensitizing System, Advanced Functional Materials, 2021, 2103273. 影响因子:16.836