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CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，日本茨城大學(xué)和近畿大學(xué)6月13日宣布，對固體及薄膜等聚合狀態(tài)下發(fā)出圓偏振光的"聚合誘導(dǎo)增強(qiáng)圓偏振發(fā)光（AIEnh-CPL）材料"，即手性 "苝酰亞胺衍生物"進(jìn)行了時間分辨發(fā)光測量。通過測量，發(fā)現(xiàn)了聚合狀態(tài)下的發(fā)光物質(zhì)種類，同時也確認(rèn)到即使在真空蒸鍍膜中也能夠發(fā)出圓偏振光。

 

根據(jù)日媒news.mynavi報道，此外，通過對單體以及二聚體進(jìn)行量子化學(xué)計算，研究小組揭示了聚合態(tài)下的圓二色性機(jī)制，同時宣布通過使用手性苝酰亞胺衍生物作為發(fā)射層制造OLED Device，成功開發(fā)出發(fā)射圓偏振光的OLED Device。

 

據(jù)日媒Mynavi報道，這一研究成果是由茨城大學(xué)研究生院理工學(xué)的西川浩之教授和山口央教授、近畿大學(xué)理工學(xué)部的今井喜胤副教授，以及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所電子光基礎(chǔ)技術(shù)研究部溝黑登志子高級研究員等人組成的研究小組取得。研究詳情發(fā)表在日本化學(xué)會出版的歐洲科學(xué)雜志《Bulletin of the Chemical Society of Japan》上。

 

一般來說，有機(jī)熒光材料在溶液中孤立狀態(tài)下會發(fā)出強(qiáng)光，而在聚合狀態(tài)下會被淬滅，即發(fā)生聚合誘導(dǎo)淬滅（ACQ）。而另一方面，圓偏振發(fā)光（CPL）被認(rèn)為需要發(fā)光團(tuán)塊的手性空間排列，因此CPL Device需要即使在聚合狀態(tài)下也能發(fā)光的材料。

 

手性過二酰亞胺衍生物"(S,S)-BPP "和"(R,R)-BPP"（兩者合稱手性BPP），在溶液狀態(tài)不顯示CPL，但被證實(shí)分散在聚合物薄膜或KBr顆粒中等的固體狀態(tài)下是顯示CPL的AIEnh-CPL材料。由于手性BPP在聚合狀態(tài)下表現(xiàn)出CPL，因此被認(rèn)為適用于CP-OLED的發(fā)光層。因此，研究小組在闡明對于在CP-OLED中的應(yīng)用至關(guān)重要的手性BPP在薄膜狀態(tài)下的光學(xué)特性的同時，試圖進(jìn)一步闡釋這種材料在聚合狀態(tài)下表現(xiàn)出圓偏振光特性的機(jī)制。

 

具體來說，為闡明手性BPP聚合狀態(tài)的光物理特性，研究小組測定了氯仿溶液的熒光光譜的濃度依賴性。結(jié)果顯示，在高濃度溶液中觀測到了在稀釋溶液中未被觀測到的長波長區(qū)域中存在的新發(fā)射帶，并且在真空蒸鍍膜的熒光光譜中，也在濃縮溶液中觀測的長波長區(qū)域內(nèi)觀測到寬的發(fā)射，因此研究小組指出，這個長波長區(qū)域的發(fā)射可能源于BPP的聚合。

 

此外，為闡明溶液和薄膜中的發(fā)光物質(zhì)，研究小組對稀釋溶液、濃縮溶液和薄膜進(jìn)行了時間分辨熒光光譜分析，發(fā)現(xiàn)與稀釋溶液不同，在濃縮溶液中至少有兩種以上的化學(xué)物質(zhì)種類存在。研究小組對發(fā)光物質(zhì)的壽命進(jìn)行評估顯示，在稀釋溶液中是來自單分子發(fā)光，而在濃縮溶液中由于分子間π-π相互作用而產(chǎn)生的二聚體和激發(fā)體成為發(fā)光物質(zhì)，薄膜與溶液的光譜不同，由于在長波長區(qū)域觀測到寬發(fā)射，因此從熒光壽命的解析也表明，二聚體和弱相互作用的準(zhǔn)分子也是薄膜中的發(fā)光物質(zhì)。

 

研究小組通過圓二色性（CD）和CPL光譜的測量表明，在真空蒸鍍膜以及聚合物分散膜和KBr顆粒中都觀測到了CD和CPL光譜，并且在薄膜狀態(tài)下形成了二聚體和準(zhǔn)分子，對單分子和二聚體進(jìn)行量子化學(xué)計算結(jié)果顯示，單分子有大的電躍遷偶極矩，幾乎沒有磁躍遷偶極矩，而在扭曲和堆積的二聚體中，電躍遷偶極矩和磁躍遷偶極矩兩者都存在，并且確認(rèn)出每個瞬時角度都接近180度。

 

針對這一結(jié)果，研究小組解釋說，手性BPP薄膜中BPP分子的手性聚合結(jié)構(gòu)是造成該物質(zhì)手性光學(xué)特性的原因�；�于這一發(fā)現(xiàn)，研究小組制造出了使用手性 BPP 作為 CPL 發(fā)光材料的OLED Device，盡管設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，但成功地觀測到了電場圓偏振光發(fā)射。

 

 

（上）手性苝酰亞胺衍生物（S，S）-BPP 和（R，R）-BPP。 （下）手性 BPP 中的聚合誘導(dǎo)增強(qiáng)圓偏振光發(fā)射（圖片來源：茨城大學(xué)官網(wǎng)）

 

今后，研究小組計劃通過研究多層結(jié)構(gòu)的Device來優(yōu)化EL特性，并通過控制分子間的相互作用來改善圓偏振特性，預(yù)計本次研究成果將為以AIEnh-CPL材料作為發(fā)光材料的CP-OLED的開發(fā)研究提供有益信息，為開發(fā)更高性能的CP-OLED做出貢獻(xiàn)。