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燕红课题组在碳硼烷基发光材料方面的研究取得

2019-10-21 06:46

二十面体碳硼烷依据三个碳原子的上空地点分为邻位、间位和对位碳硼烷,因其具备三个维度大位阻几何结构和推、拉电子性质以至高的亲切化学稳固性可看做构筑基元合成各类发光效用分子。研商开掘邻位碳硼烷可用作强的电子受体误导电荷转移发射。怎么样运用碳硼烷这一表征构筑新型碳硼烷基本材料质值得深远钻研。

前段时间化院燕红助教课题组在氢键弱相互功能商讨中赢得关键扩充。该商讨第一遍在尝试上开采了精神激昂种基于B–H键和芳环的B−H···π弱相互功用氢键。研究杂文“B−H···π Interaction: A New Type of Nonclassical Hydrogen Bonding” 近来登出于U.S.A.化学会J. Am. Chem. Soc.(DOI: 10.1021/jacs.6b01249),并被JACS选为封面及亮点文章(spotlighted by New Type of Non-Classical Hydrogen Bonding)。同一时间被C&EN(titled by Novel B-H Hydrogen Bond Observed,March 7, 二〇一六),Chemistry World (titled by New Type of Hydrogen Bond Discovered, March 9, 二〇一六), X-MOL资源音讯(《JACS》: 中国和美利坚合资国物法学家团队开采新型氢键, March 17, 2014) 等媒体广播发表及商量。

燕红课题组首先关怀力致变色质感,因其对外部力的激发做出响应可用在压力传感、光学音信存款和储蓄等领。常常该性质用于非易失性存款和储蓄器,可是固态下较强的分子间互相成效导致易失性存款和储蓄器难以实现。该课题组将碳硼烷基元引进到蒽发光团造成D-p-A构型发光分子,完毕了此类自修复力致变色材质(Chem. Commun. DOI: 10.1039/c6cc07093k)。商讨开掘碳硼烷的存在使得化合物能够通过力调控固态分子内电荷转移达成力致变色响应,该响应还可在1分钟内产生自修复恢复生机到原有状态,具备易失性存款和储蓄器须要的品质,显示出地下应用前景。

非共价弱相互功能氢键X−H···π ( X = C, N, O ) 遍布存在于分子间及成员内,并在生时局动及成员自己构建建进度中扮演了重大的剧中人物。上述常见的X−H···π 氢键中X 的电负性大于 H。但是由于硼的正电性,常常状态下B−H化合物与芳环互相排斥而非互相迷惑。但是在二硼烷和碳硼烷化合物中,三主导二电子的成键模式使得B−H键的氢原子突显微弱的正电性。B−H键的极性翻转使得在B2H6···C6H6模型和carborane···C6H6模型中B−H···π氢键可在低温条件下存在。

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燕红教授课题组以碳硼烷为载体,利用巯基碳硼烷半夹芯铱金属有机化合物与芳基膦配体的配位功用,通超过实际验手段在一般温度下分别在固态及溶液中观察到了B−H···π氢键。通过X-射线单晶衍射才具规范地测定了B−H···π氢键的键长和键角;通过核磁共振在溶液状态下证明了由于B−H···π的成键功用,使得B−H键中氢化学位移向高场产生显著位移(> 1.5 ppm), 并对B核产生了醒目影响;并由此量子化学总括揭破了B−H···π氢键的成键本质是静电成效。商量开采此类弱互相功用的强度约也就是0.叁16个键级,与二聚水分子内的氢键强度相当。那后生可畏新式非共价弱互相功能的开采有支持了X−H···π氢键和含硼化合物超分子化学的琢磨,为宏图高生物亲和性的含硼药物分子提供了理论指引。

图1. 碳硼烷基自修复力致变色材质

上述试验事业由本校大学生生张晓磊及戴慧敏完毕,理论工作由United StatesProf.DieterCremer (Southern Methodist University)课题组完毕。 该项商量获得了国家自然科学基金委员会及科学和技术部的捐助。

受上述碳硼烷化合物在固态下具备多种发射特征的指引,该课题组感到经过创立设计,应该能够完成该类单意气风发有机化合物固态下的白光发射!当前用来照明及显示的白光器件主要通过互补色或三本色来促成,但相当受色彩重复性难及制备工艺烦琐等难点。别的,由于不便规范调节分子的激发态,加之固态下分子经常表现出集中淬灭效应,宽的发射光谱,高效的有机单分子白光材料目前报导相当少。针对这一不错难点,燕红课题组经过优化供体单元在筹备轻巧、具有较高热牢固性(分解温度360oC)的碳硼烷基菲类分子中贯彻了固态白光发射,通过分子结构剪裁使得化合物晶体结构由H-集中体向J-聚集体和交叉堆集调换,其白光相对量子成效可完成67%,这是最近单分子有机白光质感中最高值,该商讨成果宣布在Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201703862。

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