有机光电学术讲座第五十八讲

报告题目1：基于吡啶季铵化活化炔制备节点共轭聚合物

报  告  人：李春阳 博士
报告摘要：共轭聚合物在其合成挑战中是独一无二的，以其特殊的化学、电子和加工性能，同时确定显着的结构与性能相关性。在过去的半个世纪里，化学家们一直致力于合成更复杂和可溶液加工的共轭聚合物，同时接近结构完美。这些努力旨在最大化它们的有益特性，例如高电荷迁移率、令人印象深刻的吸收和发射信号，以及稳定电荷的能力等。然而，新的合成方法继续提升共轭聚合物的领域。共轭聚合物的可加工性不再仅仅依赖于向大分子中添加增溶链，而是可以通过聚合可溶性衍生物来实现，这些衍生物可以进行聚合后改性，从而产生所需的共轭聚合物。已发现新的逐步增长和链增长聚合技术可以控制共轭聚合物的聚合以控制其分子量和分子量分布，此外还可以生产具有增强的电子和光物理性能的新“供体-受体”共聚物。

点击反应是具有模块化，范围广，产率高，只产生可以通过非色谱方法去除的无害副产物等一系列特点的反应。在聚合物化学中，存在各种类型的点击反应，比如铜催化叠氮-炔环加成反应，D-A反应，以及巯基和炔烃的反应等用于制备不同的功能聚合物。同时，一系列基于炔基的聚合反应构筑了线性和超支化功能聚合物。其中杂原子与炔类单体的加成是制备含杂原子聚合物的一种具有原子经济性的方法;且炔类单体的聚合产物通常含有不饱和的共轭主链结构，可赋予其特殊的光电性质。

在此基础上，我们开发了一种基于吡啶季铵化的活化炔的制备共轭聚合物的新型方法，在室温的条件下可以自发的发生聚合反应，制备了重均分子量达22 200的共轭聚合物并且在此的基础上，该方法可以在聚合物的主链中引入正电荷，期望该聚合物具有一定的生物活性,并且聚合物的发光随着其分子量的增加而红移。

报告题目2： 基于联萘结构的圆偏振发光材料的制备与性能研究
报  告  人：夏  庆 博士
报告摘要：圆偏振发光(CPL)是指具有手性排列或螺旋组装结构的发光体系受激发后发射出差异性左旋和右旋圆偏振光的现象。圆偏振发光不仅可以表征手性分子激发态的结构信息，同时在不对称催化合成、3D光学显示、信息存储与加密、化学探针和光电器件等领域具有广泛的应用前景，近些年有关圆偏振发光材料的研究逐渐成为当前研究的一个热点。而联萘酚作为轴手性的结构基元，已经广泛应用于各种手性材料的设计，包括手性识别、手性催化和手性光电材料等。本工作采用联萘酚为手性中心，设计并合成了多种基于连萘结构的圆偏振发光材料，并进行了性能表征和研究

报告题目3： 基于三键单体与氯肟的新型聚合反应的开发
报  告  人：李明照博士
报告摘要：高分子材料在我们生活中无处不在，在这些高分子材料中，基于双键单体制备的聚合物占主导地位，如聚乙烯、聚苯乙烯以及聚异戊二烯等。然而在有机化学中除了双键化合物，另一类存在不饱和键的化合物为三键化合物，它们具有结构多样、反应类型丰富以及含不饱和键等特点，是合成高分子材料的理想原料。将三键化合物作为聚合的单体具有其独特的优势。比如，碳碳（氮）三键聚合时打开一个π键后所形成的双键或芳（杂）环等结构仍具有共轭特征，从而使产物拥有聚烯烃不具备的光、电等本征性能，同时这些不饱和键也可以为聚合物的后功能化提供了一个简易的平台。因此开发基于三键单体的聚合反应有助于推动高分子科学的发展。为了进一步拓宽基于三键单体的聚合反应库，并开发操作简单以及条件温和的基于三键的聚合反应，在此工作中我们利用氯肟作为共聚单体成功发展了基于异腈与氯肟的多组分聚合以及活化炔与氯肟的聚合，高效地合成了一系列聚α-肟基酰胺、聚肟酯酰胺以及聚异恶唑。此类聚合具有条件绿色温和、原子经济性高以及普适性高等优点。所得的聚合物均具有好的成膜性、溶解性与热稳定性。最后，我们根据所得聚合物的结构探索了其特异性的性能与应用，为功能聚合物的合成开辟了一条新的途径。

报告题目4： 胞内化学反应及其在癌症中的诊疗应用
报  告  人：张贵泉博士
报告摘要：癌症是全世界公认的健康问题之一。尽管临床中应用于癌症治疗的技术在不断进步，但传统的治疗手段依然难以解决治疗过程中肿瘤易转移、化疗药物靶向性差且容易产生耐药性等问题。为了解决这些难题，许多新的癌症治疗方式应运而生，如：基因治疗、光动力治疗、光热治疗、免疫治疗等。其中光热治疗(PTT, photothermal therapy)作为一种肿瘤光学治疗新策略，通过将光能转化为热能，可以有针对性地在局部杀死癌细胞，在恶性肿瘤治疗方面具有微创、长效、安全等特点，从而受到广泛关注。此外，光照过程中产生的热量不仅可以杀伤肿瘤细胞，还可以作为药物释放的开关，从而实现化疗药物的定点释放，具有良好的时空响应特性。然而，使用光热治疗仍然存在病灶部位残留微小肿瘤以及较难抑制转移肿瘤等问题。

在生理温和条件下进行高效的化学反应在生物医学领域展现出广阔的前景。我们提出了一种利用点击反应介导的化疗协同光热治疗实现增强免疫治疗的新策略。研究人员利用具有温度响应性质(42°C)的两亲性磷脂材料DPPC与具有良好生物安全性的DSPE-PEG2000成功构建了热敏脂质体纳米粒子，并将具有点击反应活性的类化疗药物(OPYO，活化炔)与具有近红外吸收的近红外光热分子(TPE-Ni)搭载到热敏脂质体纳米粒子中，得到近红外光热响应释放系统(TPE-Ni/OPYO NPs)，实现了小鼠原发肿瘤的高效消融以及远端肿瘤的高效抑制。这项研究重点强调了利用炔-胺点击反应可以实现肿瘤细胞的有效杀伤，并发现作用于癌细胞的点击反应可以进一步增强光热治疗引起的ICD效应，从而实现“1+1＞2”的效果。基于点击反应的化疗与光热治疗相结合，有效弥补了光热治疗在肿瘤消融过程中的缺点，为多模式肿瘤联合治疗提供了新的思路。

报告题目5： 半透明有机太阳能电池在低成本绿色制备方面的探索
报  告  人：刘轩辰博士
报告摘要：半透明有机太阳能电池未来在建筑窗户，汽车玻璃以及温室大棚方面有着广阔应用前景，但材料成本高，加工溶剂毒性大成为其产业化进程中的严重阻碍。本研究中，我们分别从这两个方向进行探索。在第一个工作中，我们选择使用可在极低浓度下加工的30nm超薄活性层以节省材料，并使用了一种宽带隙低成本无规共聚物FC-S1（¥ 326/g）作为主给体，部分取代昂贵的次给体PM6（¥ 22000/g）与Y6-BO构筑半透明三元太阳能电池，其光利用率（LUE）为2.96%，远高于正常高浓度加工下100 nm厚活性层的PM6:Y6-BO体系（LUE=1.44%），达到低成本高效的目的。在第二个工作中，我们使用了一种全新的非卤代绿色溶剂，该溶剂具有高闪点易燃性低的特点，并且具有着目前行业内非卤溶剂中最低的毒性。基于该溶剂加工的PM6:Y6-BO半透明器件LUE高达3.44%，较氯仿加工的3.11%性能更为优异。

报告题目6：基于缺电子单元的共轭聚合物给体材料设计与光伏性能
报 告 人：张泽升 博士
报告摘要：高效有机太阳能电池（OSCs）的活性层部分主要由宽带隙（WBG）聚合物给体和窄带隙非富勒烯小分子受体（NFA）组成。目前，由给电子(D)单元和缺电子(A)单元组成的D-A共聚物是最有效的化学结构设计方法。工作一中，我们合成了一种基于二噻吩并噻唑（DTfBT）和联四噻吩（4T）的WBG聚合物给体PDTfBT-4T，由PDTfBT4T和Y14匹配制备的OSCs得到了超过15%的能量转换效率（PCE），引入第三组分T20得到了PCE大于17%的三元OSCs。工作二中，我们通过稠环的策略构筑了由五元并环“9,10-二氟二噻吩并吩嗪（DTPZ）”作为缺电子单元，与不同的BDT作为D单元进行共聚，合成得到了两个D-A共聚物PB-DTPZ和PFB-DTPZ。DTPZ具有较大的p共轭平面，有利于整个聚合物分子的几何结构更加平面，有利于扩宽聚合物在紫外-可见光（UV-Vis）范围内的吸收，同时也使得聚合物在溶液状态下就展现出较强的聚集能力。基于聚合物PB-DTPZ与Y6的二元和三元器件的PCE分别为12.13%、17.08%，基于聚合物PFB-DTPZ与Y6的二元和三元器件的PCE分别为10.40%、16.99%。

报告题目7： 纯有机发光材料中的高效三线态激子利用
报  告  人：陈子健博士
报告摘要：有机发光二极管（OLED）由于其柔性超薄、主动发光等独特优势受到了广泛的研究。目前，相比较于其他显示技术，基于传统蓝光荧光染料和红绿光含有贵重金属原子的磷光材料相结合的商业化显示应用策略已经获得了一定程度的成功，大量高质量的全新显示产品已经面世。受限于自旋统计规则，传统荧光材料在OLED只能利用25%的辐射允许的单线态激子，难以利用三线态激子。然而，在金属配合物中，稀有金属的重原子作用可以实现高效的磷光发光，从而实现电驱动下的100%激子利用。但纯有机发光材料中缺少稀有金属重原子，导致单三线态间自旋轨道耦合作用弱，长寿命三线态激子容易发生猝灭，难以实现高效的三线态激子利用，限制了其在OLED中的应用。通过在纯有机发光材料中引入硒原子可以通过重原子作用实现强烈的单三线态间的自旋轨道耦合，从而高效利用三线态激子。为了探究硒原子对于不同三线态激子的动力学过程的影响，我们深入探讨了不同结构下含硒纯有机发光材料的激子动力学行为，并且通过促进不同的三线态激子的自旋翻转过程来实现高效三线态激子利用。首先，引入硒原子到非芳香胺稠环中，并调节不同的分子结构，可以得到不同光色的高效短寿命纯有机室温磷光材料，实现高效直接利用三线态激子辐射跃迁。另外，也可以将含硒的非芳香胺稠环与窄光谱的多重共振材料结合，并通过精细的结构调控，有效促进三线态激子的反向系间窜越过程，实现在较大的单三线态分裂能下快速高效的间接三线态激子利用，缩短了其发光寿命，抑制OLED器件中的效率滚降。深入探究硒原子对于直接和间接三线态激子利用的不同激发态动力学过程的影响，将为实现OLED中的高效激子利用提供新的解决方法。

报告题目8： 高性能纯有机与有机/无机钙钛矿杂化电致发光器件
报  告  人：刘邓辉博士
报告摘要：近年来，有机发光器件(OLEDs)与无机钙钛矿发光器件(PeLEDs)因其在显示与照明领域的潜在应用引起产业界与研究者们的高度关注。自Adachi等的开创性工作以来，纯有机热激活延迟荧光(TADF)作为新一代电致发光技术提供了低的生产成本以及高效的OLEDs，然而，开发长寿命、高效、低滚降的蓝光TADF-OLEDs存在巨大挑战，尤其对于湿法加工的器件而言。通常，具有长激子寿命的TADF材料易受到单线态-三线态以及三线态-三线态湮灭(STA和TTA)的影响是导致器件寿命短和效率滚降严重的重要原因。通过分散发光客体在主体中的主客体策略是一种缓解浓度猝灭与抑制激子湮灭的有效途径，此外，宽带隙主体本征的载流子传输特性对调控器件内部的载流子平衡以及将激子局域在发光层内非常重要，因为一个良好的激子发射区域有利于避免高能态造成不可逆转的化学键断裂。因此，三线态能量依次降低的可溶液加工双极传输主体（接近客体的三线态能量）被设计与评估用以发展蓝光TADF-OLEDs，主客体间更小的三线态能隙差有利于猝灭长寿命的三线态激子以降低器件内部的激子浓度。最终，具有足够高三线态能量的主体具有更好的电荷平衡有利于高的激子利用效率以及主客体间均一的激子分布，并进一步通过敏化加快器件内部的三线态激子动力学过程，获得了外量子效率超过23%，T50 超过450 h （初始亮度为500 cd m-2）的蓝色溶液加工OLEDs。为了进一步实现更高的激子利用，具有多个快速反向系间窜越的三元激基复合物主体被用于实现高性能的窄谱带电致发光器件（蓝：EQE>36%，绿：EQE>40%），利用蓝光窄谱带发射不含深蓝光的优势，进一步开发了护眼型的白光器件（EQE>30%）。为了进一步降低器件成本，我们提出新的概念结构，将钙钛矿与有机发光材料杂化构筑了光谱稳定且寿命延长的高效杂化白光器件。

报告题目9：基于分子相互作用及激发态能级调节的有机发光材料设计、合成及其应用
报  告  人：杨国喜博士
报告摘要：激发态特性和分子相互作用在有机发光材料中扮演重要作用，对其系统研究有利于推动有机发光二极管（OLED）应用领域的进一步发展。通过材料设计合成、理论计算、光物理表征以及器件制备，深入研究空间分子内相互作用，双分子分子间相互作用以及反单三线态能级调节作用等因素对有机发光材料发光过程的影响。基于分子内的相互作用，设计合成了两个空间共轭型TADF分子，将其作为发光材料和窄谱带主体材料都取得良好效果。通过分子间的聚集作用以及羰基的协同作用，设计合成了具有蓝光/绿光双TADF性质的发射材料，进一步丰富了双发射OLED领域。最后，通过以七元环咔唑为调节单元，设计合成了可能具有反单三线态性质的发光材料，希望为解决传统TADF分子激子淬灭和器件快速老化问题提供可行方案。

报告时间：2023 年 08 月 26日 （周六）9:00 – 16:00
报告地点：北区科技园1号楼国重N308A报告厅