具有延迟荧光现象的新型纯有机发光材料的研究

热激活延迟荧光染料最近在OLED发光材料展现了良好的应用前景，但当前延迟荧光染料的品种较少，结构性能关系和发光机制方面的研究比较滞后。本项目基于荧光素类衍生物，开发一类具有延迟荧光现象的全新发光分子和材料。项目在执行期一共设计合成了数十个新型荧光素衍生物分子，通过对其激发态光学性能的研究，探究了影响此类染料延迟荧光发光机制的结构性能关系，同时拓展此类延迟荧光染料在上转换发光中和在肿瘤诊疗一体化中的应用。项目在如下三个方面取得突出成果。一是，在发光机制的构效关系研究方面，通过引入羰基结构和噻吩结构，将延迟荧光的发光寿命从22微秒延长至52微秒；通过增强结构中的受体的吸电子能力，将最大发射波长从600纳米左右拓展到750纳米；通过纳米封装，获得在大气和水环境中9.33毫秒的长寿命热激活延迟荧光。二是，在发光材料应用研方面，利用延迟荧光染料的单重态与三重态的能隙较小的特点，构建了从红光到蓝光反斯托克斯位移207nm的上转换发光体系，上转换发射量子产率可以高达11.2%，远超过现有TADF类光敏剂在TTA上转换体系的应用效果。三是，在肿瘤诊断与光动力治疗一体化的应用方面，开发一例在微乏氧状态下可被硝基还原酶激活的诊疗一体化分子，和一例具有整合素靶向和线粒体靶向的双重靶向型诊疗一体化分子。项目执行期间发表SCI研究论文14篇，申请专利3项，其中授权专利2项。

当前使用的电致发光材料主要是金属铱的络合物。受制于稀土贵金属的资源限制，成本很高，在照明和显示行业不能全面推广。开发纯有机发光材料，是当前研究领域的一个重要方向和热点。本项目拟基于荧光素类衍生物，开发一类全新纯有机发光材料。前期工作中发现这类荧光素衍生物有很强的延迟荧光现象，项目拟设计合成三种不同偶联方式的新型荧光素衍生物分子结构，通过对激发态光学性能的研究，探究此类染料的延迟荧光发光机制的构效关系。同时，试图改善延迟荧光电致发光材料的发光寿命问题，并拓展此类延迟荧光染料在生物医学荧光影像中的应用。

有机EL的主要部分就是发光材料层，经过多次试验验证，发光材料大致分为高分子化合物和低分子化合物两大类。

低分子发光材料主要有荧光材料和磷光材料。

荧光材料很容易产生三原色（红绿蓝），另外价格，寿命，加工都非常方便，是一种首选的低分子发光材料。磷光材料的发光效率比荧光材料要高很多，但是伴随电流增加导致的发光效率降低，寿命不高，提纯难以及蓝色光谱不全等方面还不及荧光材料，还有待于研究发展。（2008年）

跟高分子发光材料相比，低分子发光材料的最大问题就是加工制作困难。特别是无法应付于大面积的生产。由于材料都是以薄膜形式附着于玻璃或者透明聚合物表面上的，高分子的薄膜技术以及表面处理技术都远远超过低分子。另外高分子发光材料的潜力也非常大，不断的实验研究，也会有很多新型材料诞生。（2008年）

由于有机EL薄，轻的重要特点，决定了它的材料必须要通过薄膜处理附着在基板上。这就需要用到表面处理技术。在日本，薄膜技术以及表面处理技术的核心掌握在大手的印刷企业里（大日本印刷，凸版印刷等等）。通过CVD,PVD等薄膜附着方法，可以将各种不同高分子材料附着于基板之上。附着技术的提高，也可以实现大面积有机EL。

某些发光材料在激发过程中将一部分激发能存储在陷阱能级中，热释光实验通过测量材料在升温过程中的发光来了解与陷阱有关的信息，如陷阱深度和浓度。相对于热释光实验技术在辐射剂量探测领域的广泛应用，热释光这一源于材料发光过程的实验现象，在发光材料研究领域的应用却不够充分。现今热释光实验技术的迅速发展和发光材料研究的不断深入，使得非常有必要将热释光实验在发光材料研究中的潜力更多地开发出来。本项目旨在基于我们实验室原有热释光设备的基础上，自主创新搭建一套具备更宽的测温范围（100-700K）、可选择激发源、激发和发射均可光谱分辨、自动化控制程度高的多功能热释光谱实验平台，完善有关热释光实验结果诠释的理论，并将其应用于稀土发光材料（特别是长余辉材料和闪烁体材料）的发光动力学研究，对陷阱类型与作用、结构缺陷、稀土离子能级在基质材料中的相对位置等问题进行深入研究，以期指导进一步的新材料开发。