項目名稱：    有機熒光功能材料

推薦單位：    上海市

項目簡介：    近年來，具有獨特電子結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的功能有機材料日益突顯其在材料科學中的重要地位，本項目利用分子工程方法優(yōu)化有機發(fā)光材料的分子設(shè)計，創(chuàng)新合成了有機熒光新型高性能有機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材料。專家評價我們部分工作是“化學計算機上的突破”。

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度來判斷分子"梭"的運動；合成了基于光學信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機器以及多輸入、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，并具有良好的重復性，專家認為我們的分子機器是“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)用化學重點學科的發(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引用達到1052次。最高單篇他引達到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度或波長進行可逆調(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。（所屬學科分類：材料化學，有機化學應(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度來判斷分子"梭"的運動；（見代表性論文：4，8）合成了基于光學信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機器以及多輸入、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，并具有良好的重復性，代表性論文見5，10。（所屬學科分類：材料化學，有機化學應(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。（所屬學科分類：材料化學，有機化學應(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運動的思路，指導并帶領(lǐng)課題組進行了帶"鎖"的熒光分子"梭"、基于光學信號的多構(gòu)型[2]輪烷的分子機器、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)課題組在有機電致發(fā)光材料、有機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)動的分子機器，并在分子機器中引入能夠輸出光信號的熒光基團，利用光能作為分子機器的驅(qū)動力進行循環(huán)工作，同時使分子機器在不同工作狀態(tài)呈現(xiàn)出不同熒光信號。這類分子機器已經(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光電功能材料的設(shè)計與合成及其光物理、光化學研究。貢獻點：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