星型齐聚物功能化三聚茚的光物理特性研究

【摘要】和无机光电材料相比，有机光电材料具有成本低、种类多、易于大面积成膜和便于光电集成等特点，已被广泛应用于有机太阳能电池、有机发光二极管、有机场效应管、有机光电导体、光动力学医疗、三维微加工等诸多领域。星型齐聚物作为一种较为新颖的有机共轭齐聚物，由于具有很多独特的性能和优点得到了广泛的关注。由于星型齐聚物多是由中心核和周围的线性齐聚物臂所组成，因此此该类分子既有着线型齐聚物和树枝状大分子的优点，同时又具备了很多新的光电特性和拓扑结构。与线型齐聚物相比，星型材料可以有效减少分子间堆积，同时减少交联效应。当制备成膜后，星型材料的光电性能比线型材料也有了很大的提升。因此近年来，人们对星型材料的研究十分重视。本文以两种星型齐聚物Tr-OFV1和Tr-OFV3为研究对象，分别进行了紫外-可见吸收光谱测试、单光子荧光测试和时间分辨瞬态吸收测试等一系列的光学实验，对它们的光物理特性进行分析，并得出以下结论：通过紫外-可见吸收光谱可以测得，随着芴乙烯单元数增加，共轭长度相对增大，使得相比于Tr-OFV1，Tr-OFV3吸收光谱中的吸收峰产生了明显的红移现象。通过单光子荧光发射谱可以看到，Tr-OFV3的三个发射峰较Tr-OFV1同样出现了红移的现象，同时斯托克斯位移减小，能带隙变窄。综合吸收光谱和单光子荧光发射光谱，可推断Tr-OFV1和Tr-OFV3的能级结构和跃迁机制相似，且共轭长度的增大对以三聚茚为核芴乙烯撑基团为臂的星型齐聚物Tr-OFVn的光谱特性起着重要的作用。通过时间分辨瞬态吸收光谱测得，星型齐聚物Tr-OFV3在受到激发后的最初一段时间内会出现一个光强依赖的快速衰减过程，这个过程会随着光强的减弱而消失，同时在相同浓度的Tr-OFV1溶液以及低浓度的Tr-OFV3溶液中，利用高光强激发也并未出现这个快速的衰减过程。因此证明，Tr-OFV3溶液在受到激发后的弛豫过程中出现的这个快速衰减过程是由激子湮灭现象所引起的，这种激子湮灭现象由自关联导致的芳烃堆叠产生。如果在Tr-OFV1这样共轭程度很弱的齐聚物溶液中，由于不能产生芳烃间的相互作用，所以激子湮灭的现象也会消失。通过量化计算进行分子结构优化后，可以看出三聚茚核和芴乙烯单元各自都具有着良好的平面性，但芴乙烯单元数的增加能够促使三聚茚核和芴乙烯撑臂之间的扭转角变大。通过对两种齐聚物的HOMO、LUMO分布的计算和分析，可以推测两种齐聚物光谱特性上的差异主要是由三聚茚核上电子云分布的变化以及齐聚物-共轭体系长度的增大所引起的。
【作者】侯家琦；
【导师】张汉壮；张铁强；王英惠；
【作者基本信息】吉林大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】星型齐聚物；芴；时间分辨瞬态吸收；激子湮灭；

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