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有机发光材料是有机半导体材料中的一个重要的组成部分,它们在有机光电器件、化学传感器、生物探针等方面表现出巨大的应用前景,但是大部分传统的有机发光材料都面临聚集导致发光猝灭(ACQ)问题,这极大地限制它们的实际应用。目前被誉为第三代有机发光材料,即热活化延迟荧光(TADF)材料同样也存在ACQ问题,导致它们需要被制备成掺杂膜应用于光电器件中,增加了工艺的复杂性。幸运的是,于2001年报道的聚集诱导发光(AIE)有望从根本解决ACQ问题,因此开发具有AIE与TADF特性的新型有机发光分子有利于推动有机光电材料的产业化。本论文主要是基于AIE机理以及给体-受体(D-A)的设计理念,合成了一系列具有AIE与TADF特性的有机发光小分子,对它们的光物理进行了探讨,并研究了它们在有机电致发光二极管(OLED)和时间分辨细胞成像中的应用。在第二章中,以砜基与二苯并氧化噻吩作为吸电基团,吩噁嗪与吩噻嗪作为给电基团,我们合成了具有AIE与TADF特性的D-A分子,即DPS-PXZ、DBTO-PXZ、DPS-PTZ和DBTO-PTZ。通过光谱及荧光量子产率的测试,我们探讨了这类分子的光物理特性,并结合理论计算进一步解释分子AIE与TADF特性产生的原因。目前报道的具有AIE与TADF特性的分子大部分应用于有机电致发光二极管中。而我们在第三章中,以羰基为吸电基团,吩噁嗪与吩噻嗪作为给电基团,合成了BP-2PXZ、BP-2PTZ、BP-PXZ和BP-PTZ,并利用这四个分子长荧光寿命的特点,将它们制备成牛血清白蛋白包覆的荧光纳米颗粒应用于时间分辨细胞成像中,结果显示,这些荧光纳米颗粒毒性小,成像效果好。第四章中,以氰基为吸电子基团,咔唑或者3-溴咔唑为给电子基团,我们设计合成具有AIE与力致发光特性的D-A有机发光小分子,即CzFPN、BrCzFPN和2CzPN。我们结合晶体数据,解释了力致发光现象,发现具有压电效应的空间群、不对称中心的分子排列以及高效固态发光是产生这种现象的主要原因。第五章中,我们首次提出将重原子(溴原子)引入到TADF分子中,提高分子的TADF性能,从而提高OLED性能。我们设计合成含有一个溴原子(BrCzCzPN),两个溴原子(2BrCzPN),以及不含有溴原子(2CzPN)的AIE-TADF分子,并将它们制备成OLED器件,研究发现随着溴原子数量的增加,其器件性能越好。由2BrCzPN和BrCzCzPN制备的OLED器件电流效率和外部量子效率分别可达到31.5 cd A-1,12.3%和24.4 cd A-1,10.8%,比2CzPN的器件性能明显提高。