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【科研速递】有机硅实验室卢华课题组在CCS Chem上发表硅烷调控有机共轭材料最新研究成果

来源 : 有机硅化学及材料技术实验室     作者 : 齐帆     时间 : 2020-04-29     

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有机硅实验室卢华课题组研究成果在CCS Chemistry上发表


近日,有机硅化学及材料技术实验室卢华研究员课题组最新研究成果以“Fine Tuning of the Electronic Properties of Novel BTPE Using Oligosilanyl Linkages and Their Application in Rapid High-Resolution Visualization of Latent Fingerprints”为题,发表在中国化学会旗舰新刊CCS Chemistry上。

目前,基于π-π和p-π共轭效应调控有机共轭体系的功能研究已取得了大量的研究成果,相关合成及应用一直是化学和材料领域的热点课题之一。然而,这类共轭效应轨道作用强,能显著改变轨道能级,使分子中的电荷分布发生重大改变,不利于材料性能的精细调控和保持材料的透明性。有机硅烷因其独特的电子性质、空间结构和生物相容性在基础科学研究和工业生产中受到了人们广泛的关注。处于第三周期的硅,具有较大的原子半径和较小的电负性,还有5个可供成键的空3d轨道,可通过σ-π共轭效应来调控功能分子性质。将有机硅烷作为构筑单元的新骨架体系的设计具有重要的基础研究意义和很大挑战性,可以带来许多结构上的变革和应用的创新。

课题组前期设计了基于有机氟硼的硅硅键桥联的新型D-σ-A和D-σ-A-σ-D骨架,此类分子具有较强的双光子吸收截面以及三阶非线性极化率,实现了保持材料原有颜色的基础上增加非线性光学性质。此研究在军事领域如飞行员防激光致盲材料的研发上具有重要意义,发展了一种提高光限幅同时保持材料透明性的新途径(Chem. Asian J. 2017, 12, 561, Very Important Paper; Chem. Commun., 2018, 54, 8834)。研究成果被ChemViews以硅烷化促进材料科学的发展为题进行亮点介绍。

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硅烷链桥联双四苯乙烯分子结构及其潜指纹成像应用示意图


近期,课题组设计了一类低聚硅烷(-Si-)n的σ电子桥联四苯基乙稀新体系,相比于四苯乙烯,硅烷单元的引入改变了分子堆积模式,使材料的AIE性能和固态发光效率提高2-3倍,并且几乎保持了原本的蓝色发光。此外,通过硅链长度的调控有效改善这类材料的聚集状态和对外界刺激的响应灵敏度。

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(a)潜指纹的显色过程和(b-f)潜指纹成像及信息分析


同时,硅烷链显著提高了这类材料亲脂性,从而实现了易于操作的,快速且高分辨率的潜指纹可视化成像:以30%水/乙腈为溶液,可制备上述有机硅化合物的纳米悬浊液,将其滴涂在玻璃、不锈钢、铝箔、塑料等材质表面的潜在指纹上,静置30秒,水洗后可得到明显的潜指纹图像。有机硅化合物选择性地聚集在指纹纹路上,该方法利用硅烷链增强材料脂溶性的特征及聚集荧光增强效应,可以简单、快速并且高分辨地显现潜指纹。此研究成果提供了一种几乎保持发光波长的前提下提高固体发光效率、调控聚集状态和增加亲脂性的合成方法和设计策略。

我校有机硅化学及材料技术实验室2018级硕士研究生项小双和周志宽副研究员为论文共同第一作者,卢华研究员和南京大学郭子建院士为论文通讯作者。

此项研究工作获得了国家自然科学基金、浙江省高校高水平创新团队、澳门新葡新京棋牌卓越拔尖人才计划等项目的资助。



人物简介

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卢华


卢华,研究员,硕士生导师,主要从事主族元素调控有机共轭光电材料的设计合成及性质研究。先后主持3项国家自然科学基金,在Chem. Rev.,Chem. Soc. Rev.,CCS Chem.,Chem. Commun.等学术期刊上发表SCI论文50余篇,被引用2100余次。

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周志宽


周志宽,副研究员,硕士生导师,主要从事硅基氟硼及卟啉功能分子的设计、光谱调控、生物应用等方面研究。先后主持国自然科学基金青年项目和中国博士后科学基金等基金。以第一或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.,Chem. Commun.,CCS Chem.等学术期刊上发表SCI论文10余篇。

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