成义祥有机功能材料课题组科研进展综述

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高效CP-OLEDs器件研发属于国际前沿研究课题，以期实现未来应用于3D显示虚拟现实环境。目前大多数CP-OLEDs器件的gEL值在10-3数量级，如何提高gEL值以及如何实现手性放大成为当前CP-OLEDs需解决的最关键科学问题之一。为解决这一难题，近日，成义祥课题组观察到锚定手性联萘单元二面角的刚性高分子链骨架，通过退火处理，可与非手性发光体共组装成规整有序的螺旋纳米纤维，有利于分子间手性传递机制，揭示螺旋纳米纤维EML材料与CP-OLEDs器件的gEL值放大效应内在本质关联性。根据分子动力学（MD）模拟结果，手性共组装过程中，R-P2中的芴基团和NPy中的芘基团之间具有较短的分子间距离(d = 2.86 Å)以及强的分子间结合能(-10.67 kcal mol-1)。表明锚定二面角的刚性手性高分子R/S-P2更易于和非手性发光分NPy通过分子间π-π堆积作用形成稳定有序的螺旋手性共组装体，进而实现手性传递和放大效应。这种有序螺旋纳米纤维作为CP-OLEDs的EML显示出稳定优异的CP-EL性能，该工作为开发优异性能的CP-OLEDs提供了新策略。近期在Angew. Chem. Int. Ed.发表(Angew. Chem. Int. Ed.2022, e202202718)。

        向列相液晶经掺杂手性诱导剂，可自组装成排列规整有序的胆甾相液晶织构，有利于分子间手性传递和手性信号放大效果，逐渐成为一种理想的CPL材料。近日，南京大学化学化工学院成义祥教授开展非手性二向性荧光分子调控动态CPL液晶材料，通过在向列相SLC1717液晶介质中掺杂手性诱导剂和D-A型非手性二向性荧光染料(N1和P1)，热退火处理，成功组装成高级有序的螺旋液晶织构，进一步促进分子间手性诱导能力和非手性二向性荧光分子手性信号放大效应。通过改变N1：P1 的质量比可调控CPL 发射方向和手性强度，不对称因子 (|gem|) 值高达 0.71。这是首例仅通过改变非手性二向性荧光染料分子在胆甾相液晶介质中不同偶极跃迁排列方向调控动态CPL发射方向，该工作近期在Advanced Materials发表(https://doi.org/10.1002/adma.202202309)。
         手性超分子组装可以在主客体间形成超螺旋纳米结构，这为发展CPL活性材料提供了新的策略。近日，南京大学化学化工学院成义祥教授课题组通过使用基于手性共组装液晶材料的热退火来调控CPL发射方向。在该项工作中，选用三种非手性液晶聚合物(LC-P1/P2/P3)和具有固定二面角的手性联萘诱导剂(R/S-M)来构建手性共组装体，通过超分子共组装过程调控纳米纤维螺旋结构排列方向，探索非手性液晶聚合物中芘单元(Py)发射体的CPL行为。该工作发现通过玻璃化转变温度下的热退火处理，手性共组装(R/S-M)0.1-(P3)0.9发出反转的深蓝色CPL信号(λem = 455 nm, |gem| = 6.47 × 10-2, ΦF = 48.5%)。液晶聚合物分子理论计算表明柔性的主链结构LC-P3与手性源可形成有序螺旋纳米纤维，热退火处理下柔性主链更有易于螺旋纳米纤维的构型翻转，从而改变CPL 发射方向。该工作近期在ACS Nano发表(ACS Nano 2022, 16, 3173−3181)。


        文章来源：南京大学
        成义祥，南京大学化学化工学院有机学科教授，博士生导师。1997,9在浙江大学化学系获物理化学博士学位，1997,9~1999,6在浙江大学化学系工作；1999,6~2000,8东南大学化学化工系工作；2000~2001在法国ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE CHIMIE DE MONTPELLIER 金属有机和大分子实验室从事博士后，2003,11~2004,3在日本Nagoya大学理工综研共同研究员。主持3项国家自然科学基金，1项江苏省自然科学基金和参加科技部重大研究计划(973)，已发表学术论文70多篇。