[发明专利]具有聚集诱导发光特性的发光材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一系列有机发光材料，具体涉及具有聚集诱导发光或发光增强(AIE/AEE)特性的固态发光材料。

背景技术

随着有机光电子学的发展，在固态或聚集状态使用的新型有机发光半导体功能材料，由于与传统无机半导体材料相比，具有高灵敏性、好的器件柔性、低成本、小装置尺寸、大面积制备以及便于集成等优势，而受到越来越多的关注(Chem.Phys.Lett.,1974,29,277,Chem.Rev.2007,107,1011)。除了有机光电子器件，有机发光材料在信息存储(J.Mater.Chem.C,2013,1,3376；Chem.Soc.Rev.,2013,42,857；Adv.Mater.,2013,25,378；Chem.Soc.Rev.,2013,42,8895.)和生物科学(Chem.Rev.,2013,113,192；Chem.Sci.,2012,3,984.)等方面也表现出广泛的应用。

然而，传统有机发光材料总是伴随有不可避免的现象：聚集引起淬灭(aggregation-caused quenching，ACQ)，传统的荧光材料通常含有较大的π-电子共轭结构，该结构主要用于产生荧光。分子溶解状态下，荧光染料的溶液显示出强荧光，但在浓溶液状态、聚集态或固态时，分子间作用增强，发生能量转移，形成激基复合物或激基缔合物，这些都会消耗激发态能量，因此极大地降低荧光发光的可能性，这就是众所周知的ACQ现象。但在现代技术应用中，大多数情况下，荧光材料需要加工成聚集态，ACQ问题不可避免。目前已经发展了各种化学(Chem.Commun.,2008,1501；Chem.Commun.,2008,217.)、物理、以及工程方法和加工过程(Langmuir,2006,22,4799；Macromolecules 2003,36,5285)以减弱ACQ效应，然而这些尝试仅能获得较小的成功，主要困难在于在凝聚相中聚集体的形成是个内在过程，因此急需开发在聚集状态下保持强发光的材料和系统。

在2001年，本发明的研究人员合成了1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基噻咯(DMTPS)化合物，其聚集态在荧光发光方面起到有益而非破坏性作用(Chem.Commun.2001,1740.)，研究人员还观察了一种新奇现象并冠称为“聚焦诱导发光”(aggregation-induced emission,AIE)，溶液态下不发光的分子通过聚集体形成而被诱导发光：一系列螺旋状的非发光分子，如六苯基噻咯(HPS)和四苯乙烯(tetraphenylethene,TPE)，通过形成聚集体而被诱导发出很强的荧光(J.Mater.Chem.2001,11,2974；Chem.Commun.2009,4332；Appl.Phys.Lett.2007,91,011111.)，之后研究者们发现了很多种具有该特性的分子。另外，通过一系列实验设计和理论计算，研究者们证实了分子内运动受限(RIM)是导致AIE效应的主要原因(J.Phys.Chem.B2005,109,10061；J.Am.Chem.Soc.2005,127,6335.)。

目前为止，制备的大多数AIE发光体只能发射蓝光和绿光，与发蓝光材料相比，对黄光和红光的材料的开发和研究相对滞后，而在有机集成电路中，黄光和红光材料是必不可少的组件；同样对于生物成像方面的应用，更优选那些长波发射的的染色分子，这样不会受到生物组织的自发荧光的干扰，并且激发光源对组织的损伤也将降低(Chem.Mater.,2012,24,812)。对于黄光和绿光材料的制备，现有技术中的方法是延长分子的π共轭结构进而缩小能带间隙以利于电子跃迁，但这种方法不足之处在于合成过程繁复、合成工作量大、分子间相互作用增强从而易导致诱导发光淬灭、易受光氧化影响以及产物溶解度降低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有聚集诱导发光特性的发光材料及其制备方法和应用，解决现有技术中的具有聚集诱导发光特性的发光材料应用受限的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种具有聚集诱导发光特性的发光材料，包含有选自以下任一结构式的基团：