唐本忠院士团队发光材料与器件国家重点实验室

Ben Zhong Tang 's group

  2021-09-05 星期四

季度创新奖|2021年6-8月

发布人:薛敏  发布时间:2022-01-12   动态浏览次数:35

李建清同学在VIEW上发表文章

光动力治疗(photodynamic therapyPDT)作为一种新型的癌症治疗手段,集微创、高效、可控等诸多优点于一身,目前已经在临床医疗中崭露头角。近几年来,具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)特性的光敏剂(photosensitizers, PSs)的涌现使得PDT的发展进入了一个崭新的阶段。具有AIE特性的PSs在聚集状态下表现出荧光量子产率高和活性氧(reactive oxygen speciesROS)产生能力强的优点,在生物体内表现出优异PDT性能。根据PSs与氧气的作用机理的不同,ROS可以分为两种类型(I型和II型),其中,氧气通过与三线态PSs发生电子转移形成IROS,主要包括超氧阴离子自由基 (O2•−),过氧化氢(H2O2)以及羟基自由基(HO•);IIROS主要是氧气通过与三线态PSs发生能量转移形成的单线态氧(1O2)。大量研究表明,HO•是最具细胞杀伤能力的一种ROS。另一方面,实体肿瘤的缺氧环境仍然是目前PDT应用中面临的主要挑战,而IROS的产生过程对于氧气的依赖性较低,能够使有限的氧气得到充分利用,因此在实体肿瘤的PDT方面具有十分显著的优势。我们发表了一篇题为“Type I AIE Photosensitizers: Mechanism and Application”的综述,对有机小分子的光动力治疗机制进行了详细的介绍,强调了IROS在乏氧肿瘤治疗中的优势,并总结了实验室常用的几种区分ROS类型的检测方法,对于开展ROS相关研究具有借鉴意义。此外,文章还列举了近期具有代表性的I/I+IIAIE-PSs的研究进展。最后,该综述就如何设计高效IPSs给出了几点建议:1、减小单线态-三线态之间的能隙,促进系间窜越(intersystem crossingISC)过程,以提高PSs的三线态产率;2. 提高PSs的电子亲和力,有利于捕获电子形成稳定的自由基阴离子中间体;3.降低三线态能级,抑制II型通路,提高I型通路的竞争力。该综述旨在引起人们对PSs的光物理和光化学机制的关注,以充分挖掘PSs在临床治疗上的应用价值,这对后续临床药理学和药动学分析以及治疗方案优化具有重要意义。

该工作发表在VIEW (DOI: 10.1002/VIW.20200121)上。

文章信息:Li, J., Zhuang, Z., Zhao, Z., Tang, B. Z., Type I AIE photosensitizers: Mechanism and applicationVIEW 2021, 20200121. 影响因子:暂无



韩鹏博同学在Materials Horizons上发表文章

三线态-线态上转换(TTU)两个低能量三线态激子转换为一个更高能量单线态激子的过程。因为长的器件使用寿命和相对高的器件效率,其被认为是突破纯荧光有机发光二极管(OLED) 器件效率理论极限5%的绝佳方法。然而,迄今为止报道的具有高薄膜发光和优异上转换效率的材料仍然是比较稀少的。本工作通过将AIE分子的自旋轨道耦合与TTU过程相结合,开发了一种新型蒽类AIEgen。因为其高的薄膜态发光和优异的上转换效率(~50%),将其作为发光层制备的非掺杂蓝光OLED展现了高的外量子效率和低的效率滚降。优异的器件性能表明分子设计原理对于开发高性能蓝光OLED具有重要的意义

该工作发表在Materials Horizons, 2021, DOI: 10.1039/D1MH01129D上。

文章信息:Pengbo Han, Chengwei Lin, Kaojin Wang, Yanping Qiu, Haozhong Wu, Anjun Qin*, Dongge Ma*, Ben Zhong Tang*, Aggregation-Induced Emission Luminogen with Excellent Triplet-Triplet Upconversion Efficiency for Highly Efficient Non-Doped Blue Organic Light-Emitting Diode, Materials Horizons, 2021, DOI: 10.1039/D1MH01129D. 影响因子:13.266.Aggregation-Induced Emission Luminogen with Excellent Triplet- Triplet Upconversion Efficiency for Highly Efficient Non-Doped.pdf

 


王柄楠同学在Advanced Healthcare Materials上发表文章

药物传递、药理分析和生物活性物种研究是药物学研究的重要内容。将药物或其衍生物在生物体内代谢过程的可视化,将更加清楚地理解药物与生物体的相互作用。荧光成像具有分辨率高、操作简单、灵敏度高等特点,在原位可视化和长期追踪方面有着独特的优势。作为荧光材料的一种,聚集诱导发光材料克服了传统荧光材料在高浓度或聚集态下,荧光淬灭的效应,已经被应用到药物学研究中。在这篇综述中,作者重点介绍了AIE材料在药物传递、前药制备和生物活性物种方面的研究进展。在药物传递过程中,AIE材料作为载体制备荧光纳米药物,实现对化疗药物和基因药物的传送,降低毒性副作用,增强药物在病变部位的浓度,避免酶对基因药物降解。在前药制备方面,制备的多功能AIE前药通过荧光成像实现了药物的长期跟踪,进一步了解纳米前药在体内的分布、激活和裂解;此外,AIE前药结合了化学药物和AIE光敏剂使化疗联合光动力治疗得到实现。在生物活性物种研究方面,AIE生物活性物种的发现不仅提供了更多的药物先导化合物结构,也通过自身结构的发光性质实现了原位可视化监测。

该工作发表在Advanced Healthcare Materials (2021, 2101067)上。

文章信息:Wang Bingnan, Liu Shanshan, Liu Xiaolin, Hu Rong, Qin, Anjun, Tang Ben Zhong, Aggregation-Induced Emission Materials that Aid in Pharmaceutical Research. Advanced Healthcare Materials 2021, 2101067.影响因子:9.933Wang Bingnan-AHM.pdf



李建清同学在JOURNAL OF INFORMATION DISPLAY上发表文章

具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emissionAIE)性质的材料,由于其广泛的应用前景,近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。具有AIE活性的材料应用于有机电致发光二极管organic light-emitting diodesOLEDs已成为提高器件效率和稳定性的有效方法。在过去的几年里,许多新的AIE分子用于OLED。此外,含有第五元素NP的分子,也是AIE家族不可分割的组成部分。由于其独特的电子结构和优异的热稳定性,氧化磷哚核(PIO)被用于开发AIE分子。此外,PIO核具有较强的电负性,可作为电子受体。通过在PIO核上引入9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶DMAc等给体基团,可以构建具有电子给体-受体(D-A)结构的双极发光材料,有利于空穴和电子的注入和输运。因此,本工作设计并合成了基于PIO受体DMAC供体的两同分异构体分子(PIO-α-DMAcPIO-β-DMAc),并对其进行了系统表征。研究了它们的晶体结构、热稳定性、电子结构和电化学行为。它们表现出明显的AIE特性,能够在聚集态下强烈发。利用这些发光体作为发光层制备出了非掺杂和掺杂的绿色OLED器件并显示出高亮度、良好的电致发光效率和较低的启动电压。

该工作发表在JOURNAL OF INFORMATION DISPLAY (DOI: 10.1080/15980316.2020.1784805)上。

文章信息:Jianqing Li, Zeyan Zhuang, Xiangyu Zhu, Zujin Zhao and Ben Zhong Tang, 9,9-Dimethyl-9,10-dihydroacridine functionalized phosphoindole oxides with AIE property for OLED applicationJOURNAL OF INFORMATION DISPLAY2020, VOL. 21, NO. 3, 139–147. 影响因子:暂无



伍秀英同学在J. Am. Chem. Soc.上发表文章

含硒聚合物是一类具有独特的结构、性质和应用的聚合物,但目前仅有少数报道。合成结构和功能多样的含硒聚合物的挑战目前主要包括:缺乏经济和安全的单体、缺乏有效和方便的合成方法、含硒共价键的差稳定性。本工作开发了室温下无金属催化的多组分聚合利用单质硒直接合成了具有含硒脂肪杂环—1,3-氧硒脂环的含硒聚合物。这一类脂肪族聚氧硒脂环具有高产率(达93%)、高分子量(达15 600 g/mol)、高热稳定性和化学稳定性的特点,同时兼具优良的溶解性和可加性。通过设计该类聚氧硒脂环的结构,使其含硒量达到33.7 wt%,测得其薄膜态下在633 nm处的折光指数高达1.8026,在1700 nm处的折光指数仍然有1.7770。该利用单质硒直接合成含硒聚合物的多组分聚和具有有效、方便、温和和经济的特点,预计将有效促进硒有机化学的发展,并加速含硒聚合物的探索。

1 单质硒、异腈和炔丙醇的室温多组分聚合制备高折光聚氧硒脂环

该工作发表在J. Am. Chem. Soc.上。

文章信息:Wu, Xiuying; He, Junxia; Hu, Rongrong; Tang, Ben Zhong. Room Temperature Metal-Free Multicomponent Polymerizations of Elemental Selenium Towards Stable Alicyclic Poly(oxaselenolane)s with High Refractive Index. J. Am. Chem. Soc. Accepted. 影响因子:15.419



张翰同学在Angewandte Chemie International Edition上发表文章

过去三十余年里,红绿蓝(RGB)有机发光材料的开发均取得了实质性进展,这使得有机发光二极管(OLED)成为最先进的平板显示和固态照明技术之一。当下,进一步拓展有机发光材料的发光波段,以开辟OLED的未来应用场景,正在引起强烈的研究兴趣。比如,将发光波段蓝移至紫外光(UV)区(波长400 nm),OLED可应用于激发光源、高密度信息存储、化学/生物传感器等方面。然而, 目前UV-OLED的性能表现仍不尽如人意,绝大多数报道的器件的外量子效率(EQE)小于5%。因此,开发高质量的UV有机发光材料极为迫切且富有挑战。

对此,我们设计了具有交叉长短轴结构骨架的新型UV有机发光材料,其特征为:(1)发光基团和电荷注入基团分离,可以缓解短波长发射与高载流子注入势垒之间的矛盾;(2)低能级局域(LE)态发射和高能级RISC过程各司其职,可以使UV-OLED兼顾高色纯度和高激子利用率。器件研究结果表明,基于该材料制备的掺杂OLED电致发光光谱峰值为396nm, 峰宽为33nmCIE坐标为(0.161, 0.031),表现出高色纯度的UV发射。该器件的最大EQE高达10.79%UV-OLED效率新纪录。此外,快速的高能级RISC过程也使得该器件具备较小的效率滚降。该研究成果为UV有机发光材料的设计提供了新的思路,有助于进一步开拓高性能的UV-OLED


该工作发表在Angewandte Chemie International Edition (2021, DOI: 10.1002/anie.202108540)上。

论文信息:Han Zhang, Ganggang Li, Xiaomin Guo, Kai Zhang, Bing Zhang, Xuecheng Guo, Yuxuan Li, Jianzhong Fan, Zhiming Wang, Dongge Ma, Ben zhong Tang, High-Performance Ultraviolet Organic Light-Emitting Diode Enabled by High-Lying Reverse Intersystem Crossing, Angewandte Chemie International Edition, 10.1002/anie.202108540. 影响因子:15.336Zhanghan-ANIE.pdf



吴豪忠同学在Advanced Optical Materials上发表文章

高性能的深蓝光OLED是目前电致发光器件的难题之一,对此,选择合适的D-A结构和调节ICT性质来制备发光效率高且色纯度好的深蓝光有机材料是非常必要的。在前期工作中(Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7,13047-13051, Materials Chemistry Frontiers, 2020, 4 1706-1713,我们认识到了吡嗪上的邻间对三种取代位点对吡嗪类化合物发光性能的影响。于是,为了使吡嗪类结构可作为高效率的深蓝光材料,设计了D-A-D直线型的吡嗪结构使对位效应最大化,并在吡嗪的邻位上引入双甲基以避免吡嗪中心与相邻分子给体单元之间的分子间作用。遵循这一策略,选择经典的给电子基团苯基咔唑和三苯胺,构建了两个深蓝光材料(DPP-DPhCDPP-D3C)和一个蓝光材料(DPP-DTPA)。结果表明,给体单元影响着二苯基吡嗪化合物的电子-空穴分布,并轻易地调节其发光性质。基于DPP化合物的所有掺杂型和非掺杂型OLED器件都表现出深蓝光或蓝光的电致发光现象,EQEmax均超过4%。其中基于DPP-DPhC的非掺杂器件表现出最优异的深蓝光OLED性能,其EQEmaxCIExy色坐标分别为5.73%和(0.1510.078)。这些结果证实了所提出的高性能深蓝光材料设计策略是可行的。

该工作发表在Advanced Optical Materials上。 

文章信息:Haozhong Wu#, Ganggang Li#, Juanjuan Luo, Tao Chen, Yao Ma, Zhiming Wang*, Anjun Qin* and Ben Zhong Tang, Tunable Intramolecular Charge Transfer Effect on Diphenylpyrazine-based Linear Derivatives and Their Expecting Performance in Blue Emitters, Advanced Optical Materials, 2021,doi: 10.1002/adom.202101085. 影响因子:9.926Wuhaozhong-AOM.pdf