聚集诱导发光机理ppt课件
聚集诱导发光体系_化合物种类、发光机制及其应用
recent years ，resulting in the accumulation of a wealth of information on molecular design of AIE luminogens and mechanistic understanding of the AIE processes． The studies on the AIE systems have opened a new route to develop solid-state highly-emissive organic materials ，especially for the high performance organic electroluminescent （ EL ） materials ，which usually suffer from the severe aggregation-caused quenching （ ACQ ） effect． This review summarizes the recent advances in this research field ，including the typical AIE systems ，the AIE mechanisms and their various applications． The organic AIE systems mainly include aryl-substituted heterocyclic compounds ，arylsubstituted vinyl compounds ，intramolecular charge transfer compounds ，hydrogen-bonding compounds ，polymers and so on． Investigations of their structure-property relationships reveal that these compounds may possess different
聚集诱导发光光敏剂及其合成方法和应用
聚集诱导发光光敏剂及其合成方法和应用一、聚集诱导发光光敏剂的基本概念说到“聚集诱导发光光敏剂”，乍一听，好像是个高深莫测的科学名词，其实它并不复杂，换个通俗的说法，就是一些特殊的化学物质，可以在聚集状态下发出亮眼的光。
就像是夜晚在海边看星星，平时看不见，但有时云雾散开，那一瞬间的光亮就能让你眼前一亮。
简单来说，聚集诱导发光光敏剂就是能在特定环境下发光，甚至能根据环境变化展现不同的光亮，非常神奇，像个“化学魔术师”。
很多化学物质在溶解在液体中时会变得不显眼，甚至消失得无影无踪，但一旦它们聚集在一起，就会突然像打开了光明开关一样，瞬间发亮。
它们的这个“发光能力”对于许多科学研究和技术发展都有很大的帮助，尤其是在生物医学、传感器和环保领域中，聚集诱导发光光敏剂的应用非常广泛。
二、聚集诱导发光光敏剂的合成方法说到怎么做这些神奇的光敏剂，答案其实也不复杂。
就像做一道美味的菜肴，原料选择和火候控制才是关键。
通常，我们会通过有机合成的方法来合成聚集诱导发光光敏剂。
要选对“材料”，这些光敏剂通常由一些特殊的有机分子组成，最常见的就是一些芳香烃类分子。
你可以把它想象成在一个化学的“大杂烩”中，哪些成分能让光敏剂表现得更好，就得精心挑选了。
一开始，合成者会把这些分子用不同的化学反应连接起来，创造出一个个具有特殊性质的分子链。
而在这些分子链的选择上，材料的纯度、分子的大小、形态，都要精细掌控。
就像煮菜时要控制火候，过火或者不够火都会影响最终的“光芒”效果。
还需要注意的是，在合成过程中，不同的溶剂、温度等因素都会对最终的发光效果产生影响。
每一个步骤的细节，都可能决定光敏剂的性能表现。
所以，合成过程中可谓是充满了耐心和巧思，不然光敏剂就可能“发光无力”，甚至根本不发光。
大家做菜时，一定有过炒菜焦了的经历吧？化学合成也是一样，掌握好时机，才能“菜香四溢”。
三、聚集诱导发光光敏剂的应用说到这里，大家可能已经对这类神奇的光敏剂有了初步了解，那么它们到底能用在哪里呢？它们的应用简直广泛得让人眼花缭乱，最重要的领域之一就是生物医学。
聚集诱导发光性质
聚集诱导发光性质
答：聚集诱导发光性质是：有一种聚集诱导发射的新现象即一系列在溶液中没有荧光的发光体通过形成聚集体而表现出很强的荧光。
四苯乙烯及其衍生物是最常见的研究的最多的作为AIE基团的结构单元之一。
其自身的结构性质如在不良溶剂中容易聚集导致发射增强，易于制备，易于官能团化，并且具有很好的光稳定性，这一系列优异的性质使得他们在众多领域中应用自如。
将TPE单元与聚集诱导猝灭型的荧光团结合，可以消除聚集诱导猝灭作用的影响，这种方法在将弱发射荧光团转化为AIE活性的一些研究取得了成功。
基于AIE的新现象，我们以aza-BODIPY为母体，通过引入聚集诱导发光(AIE)活性基团四苯乙烯（TPE)，对两种四苯乙烯基取代的aza-BODIPY进行了聚集诱导发光性质的初步探究。
根据紫外吸收光谱和荧光发射光谱测试结果，初步判断四苯乙烯基取代的aza-BODIPY有一定的聚集诱导发光的性质，在乙醇在溶液中比例为10%时荧光增强的趋势，在乙醇在溶液中比例为20%时也有荧光增强的趋势。
聚集诱导发光机理24页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
聚集诱导发光机理
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
聚集诱导发光机理ppt课件
•
2001年，Tang研究组发现硅杂环戊二烯(silole)衍生物在溶液中几乎不发
光，而在形成固体后发光大大增强，他们将此现象定义为“聚集诱导发光
(aggregation-induced emission，AIE)”现象。具有AIE性质的化合物从根
本上克服了聚集导致荧光猝灭的难题，引起了广泛的研究兴趣，至今已开发
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•
Li等合成了在HPS的3，4位苯环上分别取代两个异丙
基的化合物9。在丙酮溶液中9的荧光强度很高，量子产率
达83%，而HPS在丙酮溶液中的荧光量子产率仅0.1%。
(a)化合物9在 丙酮溶液中的 荧光光谱;(b)9 的结构式及其 溶液在紫外灯 下的照片
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四 聚集诱导发光分子介绍
• 在理解RIR机理的基础上，人们已经设计合成了种类繁 多的新AIE体系，以下仅选取其中有代表性的几个例子略 作介绍。
苯基喹啉取代的衍生物(化合物19)的发光行为。在THF和
水的混合溶剂中，随着水的比例从0增加到90%，化合物
12的荧光量子产率从0.23%提高到41%，增大了178倍;而
化合物19的荧光量子产率几乎不变，维持在34%-36%(见
图4)。
•
(a)化合物12在THF/水混合溶剂中 不同水含量下的荧光量子产率
质最为突出的一个分子。
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•
通过改变AIE分子的结构，对可旋转的芳香族取代基加
以约束或固定，即从分子内部抑制或阻断内旋转，若因此
得到在单分子状态下就有较强荧光的化合物，则可证明
RIR机理的可靠性。前述化合物9就是一个例证，以下再举
两例。
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•
Lai等研究了四苯基噻吩(化合物12)及其2位苯环被二
具有聚集诱导增强性质的化合物的机理
甘油的含量为50% 粘度对于HPS溶液荧光的影响
HPS
思路二 A
H2o/THF 二苯基喹啉取代
思路二 B
TPE 在二氯甲烷中的荧光量 子产率达到13% 在溶液状态下几 乎不发光
思路二 C
四 具有AIE现象的发光分子介绍
•
可见silole环并不是形成AIE现象的必要条件。一个分子的结
构中只要外围有多个可旋转芳香族取代基与一个共轭中心相连，就 会产生RIR效应，从而很可能表现出AIE性质。
思路二 对可旋转的芳香族取代基加以约束或固定，即从分子 内部抑制或者阻断内旋转，若因此得到在单分子状态下就 有较强荧光的化合物，则证明RIR机理的可靠性。
思路一
随着压力的增加，荧光变 弱
随着压力的增大，荧光增强 Chen等：T对于HPS 荧光的影响 压力对于HPS的影响
溶剂：甲醇以及高粘度甘油 步骤：不断调整甘油的含量 结论：随着甘油含量的不断增 加，HPS荧光发生变化。
结构简单，合 成方便，成为 研究AIE现象 最常用的分子。
• 将共扼中心的范围扩展到芳杂环体系，得到了含吡喃环和吡嗪环的
化合物，它们也具有AIE性质。
• 具有AIE性质的分子特征：
有的化合物在自由状态下因分子运动产生非辐射渠道变得活跃，而在
聚集状态下这些非辐射衰变渠道被关闭。AIE的核心是分子聚集状态 变化导致的辐射跃迁渠道的贯通。
具有AIE性质的分子在实际中的应用
1，用以检测离子、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白、酶等化学生物传感器；
2，向传统聚集粹灭化合物引入AIE单元，制备高效率固态发光器件；
3，通过压力、热、溶剂蒸气等调控聚集态，构建可逆的刺激性多重相应材料；
That’s all ，Thanks!
《LED发光机理》PPT课件
具有这种带隙结构的半导体称h为直接带隙半导体
31
h
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在讨论本征吸收时，光子的动量可以略去，因为本征吸收光 子的波矢为10４ cm-1，而在能带论中布里渊区的尺度为2 π /晶格 常数，数量级是10８ cm-1，因此本征光吸收中，因此光吸收的跃 迁选择定则可以近似写成
这就是说，在跃迁过程中，波矢可以看做是不变的，在能带的E(k) 图上，初态和末态几乎在同一条竖直线上，这样的跃迁常称为竖直 跃迁。
h
3
发光二极管LED
LED的主要工作原理对应光的自发发射过程，因 而是一种非相干光源。
LED发射光的谱线较宽、方向性较差，本身的响 应速度又较慢，适用于各种照明中。
h
4
LD与LED的比较
半导体发光二极管（LED）与半导体激光二极管（LD）在结构上的
没有光学谐振腔 根本区别就是它
，形不成激光。它的
坏），接触损坏（如引线断掉）和光学谐振端面的损坏（如光纤碰角或端面污染引起）。前
两种为发光二极管和激光二极管所共有，而后一种损坏却是激光二极管所独有的，由于这一
因素而大大降低了激光二极管使用寿命。)
6)可靠耐用:没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废的可 能性很小，维护费用极为低廉。
h
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7)应用灵活:体积小，可平面封装，易开发成轻薄短小产品，做 成点、线、面各种形式的具体应用产品。
对于本征半导体在绝对零度没有激发的情况下，价带被电子 填满，导带没有电子。在一般温度，由于热激发，有少量电 子从价带跃迁到导带，使导带有少量电子，而在价带留下少 量空穴,这种激发我们称之为本征激发。半导体的导电就是依 靠导带底的少量电子和价带顶的少量空穴。
b.半导体的光吸收
超分子与聚集诱导发光材料
超分子与聚集诱导发光材料
超分子和聚集诱导发光材料是两个相互关联的领域。
超分子是指由两个或多个分子组成的复合物，这些分子可以通过非共价相互作用（如氢键、范德华力等）结合在一起。
聚集诱导发光材料是一种特殊的超分子材料，其发光性质与分子的聚集状态密切相关。
在聚集态荧光猝灭的现象限制了超分子发光材料的应用和发展，这也是超分子发光材料领域亟待解决的问题。
为了解决这个问题，唐本忠院士首次提出了“聚集诱导发光（AIE）”的概念。
不同于传统的超分子发光材料，AIE 材料在聚集态或固态状态时具有显著的荧光强度，从而解决了荧光猝灭的问题。
AIE材料的特点包括：在固态下有强发光特性（粉末或高浓度），对于紫外激发光有很强的稳定性（不会光漂白），在细胞成像及相关生物成像技术中能产生高分辨率图像，浓度越高发光越强，在固态或者高浓度态下有非常高的灵敏度，以及可以通过灵活的化学修饰来实现不同波段的发光调控。
经过16年的发展，AIE材料已经在众多发光材料领域得到应用，如作为对刺激（pH、温度、溶剂、压力等）特异性响应与可逆性传感的智能材料、可调谐折射率的液晶或偏振光材料、高效率的OLED显示和照明材料、光波
导材料、选择性生化传感材料、痕迹识别型材料以及在生物体系中的细胞器、病毒或细菌、血管成像材料等。
以上内容仅供参考，如需更专业的信息，建议查阅相关文献或咨询化学领域专家。
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• Chen等还研究了黏度对HPS溶液荧光的影响。
甘油含量为0-50%时，荧光强 度随甘油含量在坐标中呈线性 上升 ；在甘油含量大于50% 时，荧光强度以指数上升。
(a)甲醇/甘油混合溶剂的组成
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• Fan等测量了HPS薄膜在不同外加压力下的荧光光谱 。
当压力小于104atm时，随着压力 的增大，荧光强度很快地升高;当压力 继续增大时，荧光强度开始缓慢下降， 但在压力达到600atm时，荧光强度 仍高于未受压时的强度 。 （b）外加压力的变化(以AlQ3作为 对照)
• Mullin研究组将HPS中silole环上的Si原子用同族元素 Ge和Sn替换，得到的化合物10和11也具有明显的AIE性 质。
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• Hong研究组、Yamaguchi研究组和Tanaka研究组发现若 silole环上的Si被S和P代替，得到的化合物12-14都具有 AIE性质。其中化合物13和14在增加一些取代基之后，固 态发光效率提高更多。
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2001年，Tang研究组发现硅杂环戊二烯(silole)衍生物在溶液中几乎不发
光，而在形成固体后发光大大增强，他们将此现象定义为“聚集诱导发光
(aggregation-induced emission，AIE)”现象。具有AIE性质的化合物从根
本上克服了聚集导致荧光猝灭的难题，引起了广泛的研究兴趣，至今已开发
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将两个TPE分子用一个单键相连，得到化合物18，同
一分子中含有更多可旋转的苯环。在溶液中这些苯环的自
由旋转几乎完全消耗了激发态能量，导致其在溶液中几乎
不发光(荧光量子产率ΦF，a=0)，而在苯环旋转被限制的晶 体中荧光量子产率(ΦF，s)达到100%，其固体和溶液荧光 量子产率的比值(α AIE=ΦF，s/ΦF，a)可达无穷大，是AIE性
出从蓝光到红光覆盖整个可见波长范围的AIE体系，并利用这些化合物制备出
高效的发光器件和化学生物传感器。
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二 聚集诱导发光机理
• 众多研究组通过实验分析和理论计算，已经提出多种 可能的机理，包括:分子内旋转受限、分子内共平面、抑制 光化学或光物理过程、非紧密堆积、形成J-聚集体以及形 成特殊激基缔合物等。事实上，对于每一个分子而言， AIE现象的形成往往是几个原因共同作用的结果。
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• 通过改变外部环境，如降低温度、增大黏度和施加压力 ，可以使分子内旋转不容易进行。如果在这样的条件下分 子表现出荧光增强，则可证明分子内旋转受限的确是导致 荧光增强的原因。
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• Chen等研究了温度对HPS溶液荧光的影响，发现HPS 的THF溶液在温度降低时荧光强度增加(见图1)。
图1 HPS的THF溶液 在不同温度下的荧光 强度
质最为突出的一个分子。
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通过改变AIE分子的结构，对可旋转的芳香族取代基加
以约束或固定，即从分子内部抑制或阻断内旋转，若因此
得到在单分子状态下就有较强荧光的化合物，则可证明
RIR机理的可靠性。前述化合物9就是一个例证，以下再举
两例。
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Lai等研究了四苯基噻吩(化合物12)及其2位苯环被二
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分子内旋转受限
• Tang研究组发现了化合物1具有AIE性质后，设计合成 了一系列silole衍生物，如化合物2—8等，发现AIE性质是 这一类化合物普遍具有的特征。
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• 以HPS(hexaphenylsilole，即化合物2)为例:在纯丙酮 溶液中HPS的荧光量子产率仅为0.22%;而在丙酮和水的混 合溶剂中，随着不良溶剂水的加入，HPS聚集形成纳米粒 子，荧光强度明显增大，当水含量达到99%时荧光量子产 率提高到56%，增大了255倍。
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Li等合成了在HPS的3，4位苯环上分别取代两个异丙
基的化合物9。在丙酮溶液中9的荧光强度很高，量子产率
达83%，而HPS在丙酮溶液中的荧光量子产率仅0.1%。
(a)化合物9在 丙酮溶液中的 荧光光谱;(b)9 的结构式及其 溶液在紫外灯 下的照片
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四 聚集诱导发光分子介绍
• 在理解RIR机理的基础上，人们已经设计合成了种类繁 多的新AIE体系，以下仅选取其中有代表性的几个例子略 作介绍。
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•
可见silole环并不是形成AIE现象的必要条件。一个分
子的结构中只要外围有多个可旋转芳香族取代基与一个共
轭中心相连，就会产生RIR效应，从而很可能表现出AIE性
质。
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• Tang研究组将丁二烯、富烯及简单的乙烯双键作为共 轭中心，用多个可旋转的苯环与之相连，分别得到化合物 15、16和17，它们和它们的一些衍生物都具有明显的AIE 性质。其中TPE(tetraphenylethene，即化合物17)由于其 结构简单，合成方便，成为现阶段AIE研究中最常用的分 子。
聚集诱导发光机理
学生: 指导教师：
2020/4/29
0
主要内容
一．研究背景 二．聚集诱导发光机理(RIR) 三．聚集诱导发光分子介绍
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一 研究背景
• 大多数有机发光材料在溶液状态下可以具有很好的发光性能,但在聚 集态时通常会呈现发光效率降低甚至不发光的现象即聚集荧光猝灭（ aggregation-caused quenching，ACQ），造成这种现象的主要原 因是分子间的相互作用导致了非辐射能量转换或形成了不利于荧光发 射的物种。在实际应用中，荧光材料往往需要制成固体或薄膜形式， 荧光分子之间发生聚集是不可避免的。人们尝试用很多物理、化学方 法阻止荧光分子的聚集，以获得固态发光效率高的材料，这些尝试取 得了积极的效果，但是复杂的合成路线使这类材料的发展受到限制。
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• 这些化合物分子结构的共同点是外围芳香族取代基 silole中心以可旋转的单键相连。在溶液中，这些芳香族 取代基绕单键的自由旋转消耗了激发态能量，成为一个非 辐射衰变渠道，导致荧光减弱;而在聚集状态下，由于空间 限制，这种分子内旋转受到了很大阻碍，上述非辐射衰变 渠道被抑制，激发态分子只能通过辐射衰变回到基态，从 而使荧光显著增强。因此他们认为分子内旋转受限 (restricted intramolecular rotation，RIR)是AIE现象产 生的机理。