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聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子（Aggregation-induced emission luminogen, AIEgen）作為一種具有優(yōu)異性能的新型先進(jìn)材料，在光電器件、熒光傳感器、生物成像等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力。其中，開發(fā)高性能有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）是AIE材料最有前途的應(yīng)用之一。由于AIE材料自身具有聚集發(fā)光的性質(zhì)，是非摻雜OLED器件的理想發(fā)光材料，基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料制備的非摻雜OLED顯示出優(yōu)異的性能。此外，由于AIE分子較為松散的分子堆積結(jié)構(gòu)，對(duì)于外界刺激具有很強(qiáng)的響應(yīng)，這種刺激響應(yīng)AIE材料能夠在外界刺激下發(fā)生吸收及熒光波長的可逆變化。尤其是應(yīng)力響應(yīng)的發(fā)光材料，由于其在光學(xué)防偽、應(yīng)力檢測(cè)方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景，近年來成為研究熱點(diǎn)。

近期，廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院的霍延平教授課題組報(bào)道了三個(gè)烷氧基鏈修飾的四苯乙烯基菲并咪唑衍生物，TPEO1-PPI, TPEO4-PPI和TPEO6-PPI，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過在四苯乙烯基兩端修飾不同長度的烷氧基鏈，可以改變四苯乙烯基的扭轉(zhuǎn)角及整個(gè)分子的空間排列與堆積方式，從而定向有效地調(diào)控分子的AIE效應(yīng)及刺激響應(yīng)變色程度。 

圖1.具有應(yīng)力響應(yīng)-AIE熒光分子的結(jié)構(gòu)

在此工作中，由于烷氧基鏈具有一定的水溶性，故而通過調(diào)節(jié)四苯乙烯兩端烷氧基鏈長度，可以定向調(diào)控AIE現(xiàn)象的熒光強(qiáng)度倍數(shù)關(guān)系，表現(xiàn)為越長的烷氧基鏈修飾的分子越難到達(dá)聚集的狀態(tài)，且隨著烷氧基鏈長度增加，達(dá)到聚集態(tài)發(fā)光時(shí)熒光強(qiáng)度倍數(shù)越高。此外，由于烷氧基鏈長度影響其單晶狀態(tài)下分子的排布，顯著影響其在晶態(tài)粉末時(shí)下的發(fā)射波長，隨著烷氧基鏈長度的增加而導(dǎo)致π-π堆積的減弱及C-H-π等氫鍵作用力的增強(qiáng)，促使其熒光逐漸的藍(lán)移。并且，這些化合物表現(xiàn)出與烷氧基長度正相關(guān)的可逆力致變色Mechanofluorochromic（MFC）特性，而MFC光譜位移隨烷氧基鏈長度的增加而增加(R = 1,Dl_MFC = 19 nm; R = 4, Dl_MFC = 24 nm; R = 6, Dl_MFC = 53 nm)。通過XRD衍射實(shí)驗(yàn)表明，在各種外部刺激下，MFC現(xiàn)象源于樣品晶態(tài)和非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變(圖2), 由于晶態(tài)作用力在力刺激下的消失，導(dǎo)致熒光光譜的顯著紅移，且可通過有機(jī)溶劑的熏蒸恢復(fù)。輔助以菲并咪唑基團(tuán)良好的載流子傳輸能力，其中TPEO4-PPI為發(fā)光層的非摻雜器件獲得了4.07 %的高EQE，并且在1000cd/m²的亮度下仍然能保持3.59%的EQE，顯示出極低的效率滾降。該研究為拓展應(yīng)力響應(yīng)聚集誘導(dǎo)熒光分子和構(gòu)建高效非摻雜OLED器件提供了新的思路。

圖2.本文分子AIE聚集程度及力致變色圖片及光譜，晶體堆積情況。 

論文的第一作者為廣東工業(yè)大學(xué)碩士生邱志鵬，通訊作者為廣東工業(yè)大學(xué)籍少敏教授，霍延平教授，此工作的器件制備與福建農(nóng)林大學(xué)歐陽新華教授合作。該工作以“Alkoxy chain regulated stimuli-responsive AIE luminogens based on tetraphenylethylene substituted phenanthroimidazoles and non-doped OLEDs with negligible e?ciency roll-o? ”，發(fā)表在國際知名材料期刊《Journal of Materials Chemistry C》上。該工作也得到了國家自然科學(xué)基金國家自然科學(xué)基金（21975055，61671162，21975053）、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（2019B1515120023，2019B1515120035）及廣東省分子聚集發(fā)光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（2019-kllma-06）的大力資助。