【摘 要】
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力致发光(ML)是指由外在机械力作用(刮擦,研磨,压缩等)导致样品的发光。虽然力致发光早在1605年就被发现,但是由于缺少相关检测仪器,直到近年来才引起科研人员关注。力致发光的激发过程较快,很难对其进行详细研究,这导致了力致发光的机理探究进展缓慢。目前解释力致发光的机理主要是压电效应,它普遍存在于非中心对称的晶体中。非中心对称的晶体在外力作用下发生断裂,在断裂面两端产生了相反的电荷分布,形成电场从
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力致发光(ML)是指由外在机械力作用(刮擦,研磨,压缩等)导致样品的发光。虽然力致发光早在1605年就被发现,但是由于缺少相关检测仪器,直到近年来才引起科研人员关注。力致发光的激发过程较快,很难对其进行详细研究,这导致了力致发光的机理探究进展缓慢。目前解释力致发光的机理主要是压电效应,它普遍存在于非中心对称的晶体中。非中心对称的晶体在外力作用下发生断裂,在断裂面两端产生了相反的电荷分布,形成电场从而激发产生ML。在持续的机械刺激下,有机ML材料会从晶态转变为无定形态,同时ML强度变弱甚至消失。因此,几乎所有报道的有机ML材料在长时间的机械刺激下不能一直保持ML。根据文献报道,引入具有自组装效应的基团,可以帮助分子在受到外力刺激后,可以形成稳定且有序的平衡,从而使ML保持较长时间。蒽具有较大的π共轭平面和较高的发光效率进而被应用于多个领域,但具有ML性质的蒽衍生物鲜有报道。本论文选择蒽作为基本发光单元,9号位引入硼酸酯基团来增强晶体中分子间相互作用,能抑制机械力作用下的非辐射跃迁过程,有益于ML的实现。在蒽的10号位连接自组装单元噻吩,有助于材料保持较长时间的ML,并通过改变噻吩的取代位点得到了B2T和B3T,来研究自组装单元的取代位点对ML的影响。B2T没有ML现象,而B3T的晶体或粉末在刮擦时能观察到明亮的蓝光,甚至在日光下也能观察到,并且在较长时间的机械刺激下依然能表现出ML现象。对B2T和B3T的晶体进行仔细分析,发现噻吩基团的取代位点影响了分子的堆积方式和分子间作用,从而呈现出的不同ML。之后基于B2T和B3T的结构基础,在噻吩基团上引入甲基取代基团,合成了B2TM和B3TM。通过引入甲基调节晶体中的分子堆积方式和分子间相互作用,使得互为同分异构体的B2TM和B3TM表现出不同的ML现象。与B3T的ML性质相似,B3TM的晶体或粉末在日光下也能观察到明亮的蓝色ML现象,并且在较长时间的机械刺激下依旧保持ML现象。B2T没有ML现象,而引入甲基之后使得B2TM呈现出弱的ML现象。对其晶体进行分析后,发现甲基的引入改变了B2T分子的堆积方式,使得具有中心对称的B2T晶体转变为具有压电效应的B2TM晶体。因此,本论文的研究结果表明分子堆积方式对力致发光材料起到至关重要的作用。在设计力致发光材料引入自组装单元时,其取代位点和取代基团对获得具有强而长的ML影响很大。
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