2001年,我们课题组提出了聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)这一光物理概念。经过十几年的发展,大量具有AIE特性的分子体系被开发出来。然而,据不完全统计,有关AIE的工作超过80%是基于噻咯和四苯基乙烯(TPE)这两个分子体系进行的,但它们均具有不足性。2015年,我们开发了一类新型的AIE分子体系——四苯基吡嗪(tetraphenylpyrazine,TPP)。TPP具有合成方法简单、反应条件温和、易于衍生、光和热稳定性较好等优点,是一类非常具有潜力的AIE分子体系。一条简单高效的反应合成路线对一个新兴的AIE分子体系具有重要的意义。首先,针对TPP衍生物反应产率较低的缺点,我们对其合成路线进行了优化改进,极大的提高了TPP衍生物的合成产率,丰富了TPP衍生物的合成路线。基于优化改进后的合成路线,通过改变取代基的个数和位置,我们得到了TPP噻吩类衍生物TPP-T、TPP-2T、T-TPP-T和TPP-4T。光物理测试表明它们均具有AEE特性,体现了以TPP为母核制备AIE分子的普适性。TPP发光波长较短,我们将咔唑基团与其相连,获得了TPP-C、TPP-PhC、TPP-2C、TPP-2PhC和TPP-Ph2C这些TPP咔唑类衍生物,它们均为深蓝光发射。将其制备成非掺杂OLED器件,TPP-C器件最大外量子效率可以达到1.49%,CIE为(0.16,0.11),展现了TPP制备深蓝光AIE材料的广阔前景。通过单晶解析,我们发现TPP中心吡嗪环为非平面结构。结合重整能计算结果,我们阐明了TPP衍生物固态发光相对较差及AIE性质不明显的原因:TPP中心吡嗪环是一个非平面环,溶液和固态下,TPP衍生物分子内都存在大量的高频键长伸缩运动模式,这些运动模式占重整能的比例较大。溶液状态下,各基团低频的转动及分子内高频的键长伸缩运动等消耗激发态的能量,导致TPP衍生物荧光微弱。固态下,低频的转动通过分子间的相互堆积作用被限制住,导致TPP衍生物发光增强;然而高频的键长伸缩运动为分子内自身固有属性,聚集不能降低其运动耗能,这使得聚集态下分子内仍存在大量消耗激发态能量的非辐射跃迁通道,导致TPP衍生物发光效率较低。通过对单取代和同侧双取代TPP咔唑类衍生物的基态、激发态最优化结构理论计算,结合其光物理性质,我们得出了TPP衍生物的发光机制:TPP单取代衍生物的发光来源于沿取代基轴线的基团发光,偏离轴线的基团对其发光影响不大(主要抑制分子间过密的堆积);TPP同侧双取代衍生物的发光可以看成两个单取代基的叠加。最后,在两个TPP基元间接入苯环、苯并噻二唑、噻吩、氧化噻吩等基团,通过调节分子内D-A强度及分子共轭长度,首次获得了基于TPP的全可见光谱显示。其中,DTPP-BT具有力致变色性质,此外,可以将其用于表征OLED器件材料的空穴阻挡能力。