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华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第4期 (总第41期)

时间:2017-07-21 16:00      发布人:何秋云      阅读:239

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第4期 (总第41期)发光材料与器件国家重点实验室工作简报2017年第4期(总第41期)

摘要:

发光材料与器件国家重点实验室1团队入选科技部重点领域创新团队

6月15日,科技部发布了《科技部关于2016年创新人才推进计划入选名单的通知》,发光材料与器件国家重点实验室马东阁教授牵头的有机高分子显示和照明材料与器件创新团队入选科技部重点领域创新团队。

“有机高分子显示和照明材料与器件创新团队” 依托发光材料与器件国家重点实验室,由国家杰出青年基金获得者马东阁教授牵头组建。团队面向有机光电子学学科前沿,围绕有机/高分子显示和照明材料与器件关键科学与技术问题,开展基础科学研究和应用技术研究,在溶液加工型光电功能有机高分子材料、OLED显示屏和高迁移率氧化物TFT驱动技术、白光OLED等方面取得了显著的科研成果,达到了国际先进水平。

科学技术部副部长黄卫参观发光材料与器件国家重点实验室

6月17日,科学技术部副部长黄卫一行参观发光材料与器件国家重点实验室。曹镛院士介绍了重点实验室的整体情况,以及在研国家重点研发计划项目取得的阶段性成果。黄卫对实验室取得的成绩表示高度赞赏。资源配置与管理司司长张晓原、高技术发展与产业化司司长秦勇、创发司副司长余健、广东省政府副秘书长钟旋辉、广东省科技厅厅长黄宁生、广东省财厅副厅长郑贤操、华南理工大学党委书记章熙春及相关部门领导一起参加了参观活动。发光材料与器件国家重点实验室青年骨干人才简介:赵祖金教授

发光材料与器件国家重点实验室青年骨干人才简介:赵祖金教授

赵祖金教授,理学博士,教授,博导,广东省自然科学杰出青年基金获得者。2003年毕业于浙江大学化学系,获理学学士学位;2008年获浙江大学化学博士学位;2008年至2010年在香港科技大学进行博士后研究,师从中国科学院院士、研究高分子合成与聚集诱导发光的著名化学家唐本忠教授。2013年9月进入华南理工大学材料科学与工程学院,发光材料与器件国家重点实验室工作至今。已发表SCI收录的学术论文150余篇(近五年发表第一/通讯作者论文72篇,50篇IF>5),包括Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Sci.、Chem. Mater.、Small等高影响力杂志,论文他引3100余次,h-Index = 34。获授权中国发明专利10项。研究成果受到国内外同行的高度关注和正面评价,所提出的新方法和新理论被同行专家采纳和引用,被MaterialsViews等专题报道,并受到Nature Index专题采访和高度评价。撰写英文专著2章;在国内外学术会议上作邀请报告20余次;授权中国发明专利10件。作为负责人先后承担国家自然科学基金3项。2014年获广东省自然科学杰出青年基金。

赵祖金教授多年来一直从事有机光电功能材料开发与应用研究,主要学术成绩有:1、开发了具有聚集发光增强(AEE)特性的折叠型空间共轭新体系,发现了独特的分子内能量转移和双极载流子传输能力(Adv. Mater. 2011, 23, 5430);首次提出并构筑了具有空间共轭通道和价健共轭通道的多通道单分子导线,为提高分子导线的导电能力和稳定性提供了新思路(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4231)。2、建立了利用聚集诱导发光(AIE)机制来制备高效率固态发光材料的新策略,成功构建了高性能全彩色和白光OLED器件(Adv. Funct. Mater. 2016, 26,776);实现了空穴传输型和电子传输型的多功能固态发光材料的开发,在保证器件高效率的同时简化了器件的结构(Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 3621);开发了具有聚集诱导延迟荧光(AIDF)特性的新型高效发光材料,在保证高固态发光效率的同时提高了材料的激子利用率,实现了高效率、低滚降的非掺杂OELD 器件的制备(Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1606458;Chem. Mater. 2017, 29, 3623)。3、开发了各类功能性AIE纳米材料,在生物靶向性荧光检测、长程示踪、活体双光子荧光生物成像、活体肿瘤增殖与转移过程荧光成像等方面表现出优异的性能(Adv. Funct. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adfm.201701418; Adv. Mater. 2017, 29, 1604100;Small 2016, 12, 6430; Small 2016, 12, 782)。4、通过分子刚性调控赋予了传统香豆素分子AIE特性,提出了分子内扭曲运动受阻的新机理(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 14492);开发了各种以杂环结构(硫、磷、硅、硼杂环)为核心的新AIE体系,提出了氧化增强发光的新方法,建立了新型AIE分子设计原理和构效关系(Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7608;Chem. Sci. 2015, 6, 5347)。

发光材料与器件国家重点实验室主要研究进展介绍

  1. 高效功能性有机红光纳米材料对活体癌细胞增殖和转移的荧光成像研究(唐本忠课题组)

红光材料具有背景荧光干扰小、对活细胞伤害小、穿透能力强等特点,在生物荧光成像中有巨大的应用需求。然而大多数红光材料都存在着较强的分子间π−π堆积相互作用或偶极−偶极相互作用,极大地降低了它们的聚集态荧光量子产率,影响了实际应用性能。聚集诱导发光(AIE)材料能够有效抑制聚集导致的荧光猝灭,在光电器件和生物成像等前沿领域表现出巨大的优势。研究表明,在分子中引入AIE基元能够有效地提高材料的固态荧光量子产率,是构筑高效固态发光材料的一种有效手段。

近期,唐本忠院士团队的赵祖金教授,与新加坡国立大学的刘斌教授合作,利用AIE基元四苯基乙烯(TPE)开发出了高效聚集态红光材料,以此制备了功能性的红色荧光纳米材料,并利用荧光成像手段,实现了对斑马鱼和小鼠的癌细胞增殖和转移过程的研究。研究发现,在分子中引入TPE 以及位阻较大的叔丁基可以实现分子的高效红光发射。将这类红光材料包裹在生物相容的聚合物基质中,制成了结构均一、稳定的红色荧光纳米材料,发光波长在660 nm,荧光量子产率为32%。通过改变封端基团得到了带有不同表面电荷的红色荧光纳米材料,研究发现,来自NH2-TAT基团的表面正电荷能够降低纳米材料的生物毒性,提高细胞穿透性。通过将染有NH2-TAT纳米材料的HeLa和MCF-7细胞移植到斑马鱼幼体中,成功实现了对癌细胞增殖与转移的长期动态追踪。同时,还阐明了纳米材料在肿瘤移植小鼠体内的循环,积累和代谢过程。以上研究对于探索生物体内癌细胞活动和诊疗手段具有重要意义。

相关成果以《Robust Red Organic Nanoparticles for In Vivo Fluorescence Imaging of Cancer Cell Progression in Xenografted Zebrafish》为题,发表在Advanced Functional Materials(2017,DOI: 10.1002/adfm.201701418)上。相关工作得到了国家自然科学基金和广东省自然科学杰出青年基金的资助。

2.可交联的双功能聚合物杂化阴极界面在有机太阳电池中的应用(黄飞课题组)

在有机太阳电池的发展过程中,界面工程的引入对提高器件光伏性能起到了关键作用。阴极界面材料能够通过形成界面偶极来调节电极的功函数,从而获得具有良好稳定性的电池器件。含胺基的聚合物(如PFN、PEI、PEI等)是一类经典的阴极界面修饰材料,通常被用来修饰ITO透明电极,获得了较高的光伏性能。但是,这些材料仍有一些不足,PFN的导电性比较差,PEI和PEIE本身是绝缘的,因此,基于这些材料制备的有机太阳电池的器件效率对它们的厚度非常敏感,仅仅在厚度很薄(5-10 nm)的情况下电池器件才能有效的工作,这大大限制了它们在大面积有机太阳电池的应用。因此,设计导电性高的厚度不敏感的有机电子传输界面材料是十分重要的。

最近,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的黄飞教授课题组通过将含胺基的聚合物PN4N和光交联剂bisPFPA掺杂到经典的n-型半导体聚合物N2200中,获得了可交联的双功能的聚合物杂化阴极界面材料。由于PN4N对N2200的n-型掺杂作用,该杂化界面材料具有较高的电子迁移率。而且,该杂化界面材料具有光电导现象,在光照下,它的导电性大大增加。这使得该杂化界面可以用作厚度不敏感的阴极界面修饰材料。更重要的是,该杂化阴极界面不仅仅可以作为阴极界面来修饰ITO阴极,而且可以作为电子受体来吸收光子贡献于整个倒装器件的光电流,基于该杂化界面的倒装器件在功能上等同于由一个本体异质结电池器件和一些微小的双层电池器件所组成的新型三元有机太阳电池。这些研究工作对电子传输层的功能提出了新的见解,为以后设计新型材料和新型器件结构提供了新的思路。

相关研究工作以《Cross-linkable and Dual Functional Hybrid Polymeric Electron Transporting Layer for High performance Inverted Polymer Solar Cells》为题,发表在Advanced Materials (Adv. Mater., 2017, doi:10.1002/adma.201701507)上,作者为Sheng Dong (董升), Zhicheng Hu(胡志诚), Kai Zhang(张凯), Qingwu Yin(殷庆武), Xiaofang Jiang(姜小芳), Fei Huang(黄飞)*, Yong Cao(曹镛)。相关工作得到了国家科技部和国家自然科学基金的资助。

3.新型稳定构筑有机光电材料的结构单元p-AQM(陈军武课题组)

结合了扩展变形后的对醌二甲烷(p-QM)单元的醌式结构吸引了大量科学家的兴趣,被广泛用来构筑功能性的有机光电和磁性材料。然而, p-QM单元的双自由基特性导致了高反应活性,所以不能直接把 p-QM用作结构单元引入聚合物主链内。一般的解决办法是对其单元结构进行扩展变形从而稳定其反应活性,一种是把p-QM并在扩展的共轭体系(比如噻吩)上,另外一种是在p-QM上引入强吸电子基团。然而, 怎样通过不对p-QM单元结构进行扩展,从而直接使用非扩展的p-QM作为结构单元引入聚合物主链中,一直亟待解决。

近日,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室陈军武课题组与美国劳伦斯伯克利国家实验室刘毅课题组合作,通过直接在p-QM环上引入氮原子和烷氧基链,合成了p-QM的变体—氮杂对醌二甲烷(p-AQM),这是一个新型稳定,非扩展的,可以直接作为结构单元来构筑窄带系光电聚合物。单体合成步骤简单高效(两步法),构筑的聚合物具有窄带隙和高迁移率的特点。通过在主链重复结构单元上面引入不同噻吩个数形成了一系列的聚合物,其带隙展示出了与D-A形聚合物不一样的变化规律,并通过理论计算解释了这种规律,揭示了本质,为新型独特的共轭聚合物的设计和制备提供了新思路。

相关成果以《para-Azaquinodimethane: a Compact Quinodimethane Variant as an Ambient Stable Building Block for High Performance Low Band Gap Polymers》为题,发表在Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8355−8363), 作者为Xuncheng Liu (刘迅成), Bo He (何博),* Christopher L. Anderson, Jun Kang, Teresa Chen, Jinxiang Chen(陈金祥), Shizhen Feng(冯仕振), Lianjie Zhang(张连杰), Matthew Kolaczkowski, Simon J. Teat, Michael A. Brady, Chenhui Zhu, Lin-Wang Wang, Junwu Chen(陈军武),* Yi Liu(刘毅)*。相关工作得到了美国能源部和中国留学基金委的资助。

6、7月份境内外学者来国重室访问交流情况

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