【摘要】：發(fā)光材料在光電、照明、顯示、化學(xué)傳感、防偽和生物成像等眾多領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。傳統(tǒng)的磷光材料通常是含過渡金屬的配合物,對環(huán)境和生物體具有一定毒性,而且價(jià)格昂貴。純有機(jī)小分子作為磷光材料有著易合成、低成本、低毒等優(yōu)勢,有著巨大的應(yīng)用潛力,但是純有機(jī)室溫磷光并不多見。要獲得高效的純有機(jī)室溫磷光,需要有效地單線態(tài)到三線態(tài)的系間竄越(ISC)。對于大多數(shù)有機(jī)體系,1π-π*和3π-π*之間的能級差(交換能)往往很大,阻礙了有效的ISC過程。此外,熒光探針在生物醫(yī)藥檢測方面非常重要,但是好的熒光探針并不多見,因此需要開發(fā)各種新型的優(yōu)異探針。本人在攻讀博士期間致力于純有機(jī)室溫磷光材料的策略開發(fā)、新型功能性熒光探針的開發(fā)以及應(yīng)用拓展。由于給體-受體分子具有特殊的光物理性質(zhì),所有這些新型材料的設(shè)計(jì)都是基于給體-受體(D-A)體系進(jìn)行的。純有機(jī)室溫磷光分子(RTP)在傳感、成像和照明等應(yīng)用中具有重要意義。在這里我們報(bào)告一個(gè)構(gòu)建有機(jī)磷光體(固態(tài)溶質(zhì)或固體)的一般策略,通過將電子給體和受體部分連接到同一個(gè)sp3碳原子上。與π共軛的分子相比,這樣的非共軛D-A雙核系統(tǒng)出現(xiàn)了兩個(gè)不同的光物理性質(zhì):1)由于sp3連接分子的兩部分形成幾乎正交的分子軌道,使得最低單重激發(fā)態(tài)為禁阻的電荷轉(zhuǎn)移態(tài);2)電子給體或受體部分的熒光(F)被削弱,得到平衡的F/RTP比,可以用于發(fā)光比率檢測和成像應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,這一體系提供了一種產(chǎn)生室溫磷光的普適性的方法,并且拓寬了有機(jī)磷光體設(shè)計(jì)的范圍。合成并表征了帶有N,N-羥乙基氨基取代基的π共軛D-A喹啉衍生物。由于分子內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的存在,該染料分子在有機(jī)溶劑中會(huì)產(chǎn)生明顯的溶致變色熒光。然而在水溶液中分子帶有fluorogenic性質(zhì),當(dāng)該染料分子與生物大分子,如纖維素、核酸和蛋白質(zhì)接觸時(shí)才會(huì)發(fā)出較強(qiáng)熒光。熒光的顏色由大分子的性質(zhì)決定,并且對所處環(huán)境的pH很敏感。進(jìn)行活細(xì)胞成像時(shí),我們發(fā)現(xiàn)喹啉衍生物對不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)有不同的發(fā)光。通過對蛋白質(zhì)-喹啉染料結(jié)合的分子光譜進(jìn)行詳細(xì)的分析顯示,不同蛋白的構(gòu)象和結(jié)合質(zhì)子的變化可能是導(dǎo)致活細(xì)胞染色后呈現(xiàn)多色成像的原因。D-A喹啉衍生物作為一種單組份、多色成像的染色劑,在生物熒光成像中已經(jīng)顯示出了巨大潛力。
【圖文】：

能量差成反比。這個(gè)推論是光物理之所以注重分析最高占有軌道（ＨＯＭＯ）和最逡逑低未占有軌道（ＬＵＭＯ）（或者和ＨＯ、ＬＵ相鄰的幾個(gè)軌道）的真正原因，因?yàn)殄义希龋虾停蹋帐欠肿与娮榆S遷能量差最小的兩個(gè)軌道，理所當(dāng)然的，他們肯定是最逡逑有可能發(fā)生躍遷的軌道。逡逑因此分子的電子能級中最重要的是分子的最低能量構(gòu)型（也稱為基態(tài)，逡逑ｇｒｏｕｎｄ邋ｓｔａｔｅ，邋ＳＧ）和分子的最低激發(fā)態(tài)能量構(gòu)型（Ｓｉ邋ｌｏｗｅｓｔ－ｅｎｅｒｇｙ邋ｅｘｃｉｔｅｄ邋ｓｉｎｇｌｅｔ逡逑ｓｔａｔｅ或Ｔ１邋ｌｏｗｅｓｔ－ｅｎｅｒｇｙ邋ｅｘｃｉｔｅｄ邋ｔｒｉｐｌｅｔ邋ｓｔａｔｅ）。根據(jù)構(gòu)造理論和泡利不相容原理逡逑（ａｕｆｂａｕ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ａｎｄ邋Ｐａｕｌｉ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）我們可以確定分子基態(tài)和激發(fā)態(tài)的電子組逡逑態(tài)，這樣使得我們其實(shí)可以判斷分子躍遷發(fā)生的類型（最有可能從哪個(gè)軌道躍遷逡逑到哪個(gè)軌道）。關(guān)于由構(gòu)造理論得到的分子軌道按能量構(gòu)建的方式我們不展開講，逡逑只需要指出一般分子的ＨＯ到ＬＵ按能量高低排列為0邋＜邋ｎ邋＜邋ｎ邋＜邋ｐ邋（ｄ）邋＜邐＜邋0＊，逡逑由此可以大致判斷分子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)。逡逑圖１．１．２顯示的是甲醛和乙烯分子的躍遷方式、電子組態(tài)和態(tài)，通過這兩個(gè)逡逑簡單分子的電子組態(tài)我們可以看出怎么建立零級電子組態(tài)，并且把電子組態(tài)和波逡逑函數(shù)聯(lián)系起來了。逡逑

．．、這節(jié)我們找一個(gè)模型描述振動(dòng)波函數(shù)Ｘ。真實(shí)的原子核并非不動(dòng)，而是在電逡逑子（云）形成的電場限制下做偏離平衡位置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種偏離平衡位置的振逡逑動(dòng)我們可以用諧振子的模型來描敘（先分析一下雙原子分子的振動(dòng)）。一維的量逡逑子諧振子的哈密頓量為：逡逑Ｈ邋＝妻邐（－＼ｋｘ２邋＝妻邐（－＾－ｍｕ＾ｘ２逡逑２ｍ邋２邐２ｍ邋２逡逑這個(gè)哈密頓量和電子哈密頓量非常類似，因?yàn)槟芰抗茴D量主要包括動(dòng)能和逡逑勢能兩項(xiàng)，動(dòng)能的哈密頓量都是一樣的，只是對于振動(dòng)波函數(shù)ｍ為原子核的質(zhì)逡逑量；原子核的勢能類比諧振子的勢能，勢能項(xiàng)中ｋ為振子強(qiáng)度（ｆｏｒｃｅ邋ｃｏｎｓｔａｎｔ），逡逑描述的是電子（云）對原子作用強(qiáng)度，，ｃｏ為角頻率（ａｎｇｕｌａｒ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｏｆ邋ｔｈｅ逡逑ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）。把該哈密頓量代入Ｓｃｈｒ６ｄｉｎｇｅｒ方程，可以求得其能量為逡逑＝邋ｆｔｕ；（幾邋＋邐＝邋（２ｔｉ邋＋邋ｌ）ｊＣＪ逡逑其波函數(shù)的可視化如下圖：逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3;TQ617.3

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2 李jf,周春林;4-乙烯基吡啶-氯化鋅絡(luò)合物與電子給體單體光照下共聚合研究[J];高分子學(xué)報(bào);1989年03期

3 李順來,許慧君;短程有機(jī)電子給體-受體體系的合成[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年03期

4 王冠南;卞茜茜;沈梁

本文編號：2600126