項目名稱：    有機(jī)熒光功能材料

推薦單位：    上海市

項目簡介：    近年來，具有獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的功能有機(jī)材料日益突顯其在材料科學(xué)中的重要地位，本項目利用分子工程方法優(yōu)化有機(jī)發(fā)光材料的分子設(shè)計，創(chuàng)新合成了有機(jī)熒光新型高性能有機(jī)光電功能材料和可用熒光表征的光驅(qū)動分子"梭"等，取得了一些有重要意義的研究成果，發(fā)表了一批有重要影響的學(xué)術(shù)論文。主要成果包括：

1、提出了用熒光作為讀出信號的可擦寫式有機(jī)光信息存儲的原理，開拓了一系列具有熒光調(diào)控性能的光致變色新型分子材料，顯著地提高了這些材料的光、熱穩(wěn)定性等應(yīng)用性能，開發(fā)出非破壞性讀出光存儲有機(jī)材料。專家評價我們部分工作是“化學(xué)計算機(jī)上的突破”。

2、首先合成出可"鎖"的熒光分子"梭"和雙熒光識別的光驅(qū)動分子"梭"，利用不同波長的熒光或熒光強(qiáng)度來判斷分子"梭"的運(yùn)動；合成了基于光學(xué)信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機(jī)器以及多輸入、雙熒光波長輸出的三穩(wěn)態(tài)[3]輪烷型分子"算盤"，模擬了多構(gòu)型全光控的半加法器。這些體系也可作為全光學(xué)信號的多穩(wěn)態(tài)分子開關(guān)或者單分子邏輯門，并具有良好的重復(fù)性，專家認(rèn)為我們的分子機(jī)器是“令人驚奇的”和“非同尋常的”。

3、將多個具有載流子傳輸功能和能量給體單元等與熒光染料連接起來，形成樹枝狀多功能發(fā)光材料，該類化合物可保證載流子的注入、復(fù)合到激子的產(chǎn)生都發(fā)生在分子內(nèi)，具有光采集、區(qū)域隔離效應(yīng)，提高了材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度和熱穩(wěn)定性及發(fā)光效率，簡化電致發(fā)光器件的制作工藝。

本項目在執(zhí)行期間共培養(yǎng)已畢業(yè)博士生30名，其中兩人獲得全國優(yōu)秀百篇博士論文獎，推動了應(yīng)用化學(xué)重點學(xué)科的發(fā)展。本項目發(fā)表SCI收錄的論文98篇�？偟腟CI影響因子約300，其中SCI影響因子>9.0的論文8篇。至今，已被同行在Nature、 Nature Materials、 Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater. 等國際重要雜志上他人SCI引用達(dá)到1052次。最高單篇他引達(dá)到106次。該項目還獲得中國發(fā)明專利授權(quán)19項。

主要發(fā)現(xiàn)點：  (1) 提出了用熒光作為讀出信號的可擦式有機(jī)光信息存儲的原理，創(chuàng)新合成了一系列具有高信噪比的光致變色熒光材料，利用光致變色單元的開環(huán)和閉環(huán)反應(yīng)，對含有二噻吩乙烯單元的熒光材料的熒光強(qiáng)度或波長進(jìn)行可逆調(diào)控，具有高穩(wěn)定性、高摩爾吸收系數(shù)、高反差（高信噪比）和非破壞性讀出等特性。（見代表性論文：1，2，7）一些光致變色熒光材料也可進(jìn)一步拓展成為新型熒光分子開關(guān)體系，代表性論文見3，6。（所屬學(xué)科分類：材料化學(xué)，有機(jī)化學(xué)應(yīng)用）

(2) 首先合成出可"鎖"的熒光分子"梭"和雙熒光識別的光驅(qū)動分子"梭"，利用不同波長的熒光或熒光強(qiáng)度來判斷分子"梭"的運(yùn)動；（見代表性論文：4，8）合成了基于光學(xué)信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機(jī)器以及多輸入、雙熒光波長輸出的三穩(wěn)態(tài)[3]輪烷型分子"算盤"，模擬了多構(gòu)型全光控的半加法器。這些體系也可作為全光學(xué)信號的多穩(wěn)態(tài)分子開關(guān)或者單分子邏輯門，并具有良好的重復(fù)性，代表性論文見5，10。（所屬學(xué)科分類：材料化學(xué)，有機(jī)化學(xué)應(yīng)用）

(3) 將多個具有載流子傳輸功能和能量給體單元等與熒光染料連接起來，形成樹枝狀多功能發(fā)光材料，使載流子的注入、復(fù)合到激子的產(chǎn)生都發(fā)生在分子內(nèi)，具有光采集、區(qū)域隔離效應(yīng)，提高了材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度和熱穩(wěn)定性及發(fā)光效率，簡化電致發(fā)光器件的制作工藝，代表性論文見9。（所屬學(xué)科分類：材料化學(xué)，有機(jī)化學(xué)應(yīng)用）

主要完成人：  1.   田禾

提出了利用不同波長的熒光來判斷分子馬達(dá)運(yùn)動的思路，指導(dǎo)并帶領(lǐng)課題組進(jìn)行了帶"鎖"的熒光分子"梭"、基于光學(xué)信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機(jī)器、雙熒光識別光控分子"梭"和多輸入、雙熒光波長輸出的三穩(wěn)態(tài)[3]輪烷型分子"算盤"等分子機(jī)器的合成與研究；創(chuàng)新提出用熒光、磷光作為檢測手段的可擦寫式光存儲的原理，帶領(lǐng)課題組開發(fā)出一系列非破壞性讀出光存儲有機(jī)材料和一系列含有光致變色單元的光開關(guān)分子體系，顯著提高了其光、熱穩(wěn)定性等應(yīng)用性能；帶領(lǐng)課題組在有機(jī)電致發(fā)光材料、有機(jī)光伏電池材料和熒光材料等領(lǐng)域開展了大量而卓有成效的工作。貢獻(xiàn)點：發(fā)現(xiàn)點1、2、3，本項目所占工作量80%。

2.   王巧純

創(chuàng)新合成了光驅(qū)動的分子機(jī)器，并在分子機(jī)器中引入能夠輸出光信號的熒光基團(tuán)，利用光能作為分子機(jī)器的驅(qū)動力進(jìn)行循環(huán)工作，同時使分子機(jī)器在不同工作狀態(tài)呈現(xiàn)出不同熒光信號。這類分子機(jī)器已經(jīng)在分子開關(guān)、分子邏輯門等分子器件領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景。貢獻(xiàn)點：發(fā)現(xiàn)點2，所占工作量70%。

3.   朱為宏

含有載流子傳輸?shù)碾娭掳l(fā)光材料、樹枝多功能化的有機(jī)光電功能材料的設(shè)計與合成及其光物理、光化學(xué)研究。貢獻(xiàn)點：發(fā)現(xiàn)點3，所占工作量70%。

10篇代表性論文：  1.   Recent Progresses on Diarylethene based Photochromic Switches. Chem. Soc. Review

2.   Novel Bisthienylethene- based Photochromic Tetraazaporphyrin with Photoregulating Luminescence. Adv. Materials

3.   A Single Photochromic Molecular Switch with Four Optical Outputs Probing Four Inputs. Adv. Mater.

4.   A Lockable Photo-driven Molecular Shuttle with Fluorescent Signal. Angew. Chem. Int. Ed.

5.   A Half-Adder Based on a Photo- chemically Driven [2]Rotaxane. Angew. Chem. Int. Ed.

6.   Synthesis and Photochromic Properties of New Bisthienylethene Derivatives and a Copolymer. Adv. Materials,

7.   A Novel Thermal Stable Spironaphthoxazine and its Application in Rewritable High Density Optical Data Storage. Adv. Mater.

8.   A Light-Driven Rotaxane Molecular Shuttle with Dual Fluorescence Addresses. Organic Letters

9.   Dendron- functionalized Macromolecules: Enhancing core Luminescence and Tuning Carrier Injection. Macromolecules

10.  Recent Progress on Switchable Rotaxanes. Chem. Soc. Rev