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固态中基于氧化还原活性和荧光苝二酰亚胺的刚性等腰三角形离散二聚体

DOI：10.1021/jacs.8b11201 期刊：Journal of the American Chemical Society 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 具有多种易得氧化还原态且能展现高光致发光特性的刚性共价手性有机材料，在有机电子学与光子学领域具有重要研究价值?；榷?、热稳定性强且具有氧化还原活性的苝二酰亚胺（PDI）荧光团因其优异的溶液荧光量子产率而备受关注。然而平面型PDI衍生物通常存在固态聚集导致的发光猝灭现象。本研究报道了两种手性等腰三角形分子的设计与合成——其刚性环状三角结构中包含一个PDI荧光团与两个均苯四甲酸二酰亚胺（PMDI）或萘二酰亚胺（NDI）单元。通过光谱分析、X射线衍射、循环伏安法及计算模拟技术，我们全面表征了这些刚性等腰三角形的光学、电学及磁学特性。单晶X射线衍射显示，两种等腰三角形在固态均形成离散的近面接触PDI-PDI π-二聚体。虽然这些分子在溶液中呈现近乎100%的荧光量子产率，但其固态二聚体的激基缔合物荧光产率虽弱却比完全猝灭的参比PDI高出至少一个数量级。含NDI与PDI亚基的三角形展现出NDI最低单重激发态向PDI亚基的高效分子内能量转移。循环伏安测试表明这两种等腰三角形都具有多个易达且可逆的氧化还原态。该类分子在光电器件领域具有重要应用前景。
作者： Siva Krishna Mohan Nalluri，Jiawang Zhou，Tao Cheng，Zhichang Liu，Minh T. Nguyen，Tianyang Chen，Hasmukh A. Patel，Matthew D. Krzyaniak，William A. Goddard，Michael R. Wasielewski，J. Fraser Stoddart
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研究目的

具有多种易得氧化还原态且展现出高光致发光特性的刚性共价手性有机材料的发展，在有机电子学和光子学领域均具有特别重要的意义。

研究成果

该研究成功合成了两种含PDI、PMDI和NDI单元的手性等腰三角形材料并完成表征，证实其作为具有多重氧化还原态和高光致发光性能材料的潜力。这些三角形独特的刚性环状几何结构促进了固态中离散PDI-PDI π-二聚体的形成，使其光致发光量子产率较参比PDI显著提升。该材料还展现出高效分子内能量转移及多重可逆氧化还原态，表明其在分子光电器件中的应用前景。

研究不足

该研究聚焦于特定手性等腰三角形的合成与表征及其光物理性质。研究提出这些材料在光电器件中的应用潜力但未予证实，同时指出预测荧光量子产率的挑战以及平面PDI衍生物中聚集导致发光猝灭的普遍问题。

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