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    “聚集体激发态可调控的新颖杂稠环功能分子体系的精准构建”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      以有机共轭分子为核心的有机电子学涉及化学、物理、电子学等多个学科,是重要的前沿交叉研究领域。基于碳原子的稠环芳烃是该领域主要的功能共轭分子体系,而杂环化合物作为自然界中数目最庞大的一类有机物,在有机材料研究中也占有非常重要的位置。通过化学的精准合成,在芳香体系中定位选择性引入硼和氮杂原子不仅能进一步拓展共轭分子的骨架体系,而且具有双极性的硼氮双键可准确调控共轭分子的极性、静电势的分布、以及HOMO和LUMO能级。此外,这类极性键增加了分子间相互作用力,为精准调控分子间的相互作用和聚集态微观结构提供了新的手段,从而可以实现对功能材料的聚集态结构、形貌以及聚集体激发态性能的精确调控,进一步拓展有机半导体材料的光、电、磁等性能,实现有机共轭材料在柔性、超薄、超轻及可溶液加工的电子器件和可穿戴设备的发展中更广泛的应用。

      本项目将围绕杂稠环新单元的创制及其聚集体激发态的性能调控,集中研究芳香杂稠环分子合成方法学,精准调控杂稠环分子的拓扑结构以及能级结构,系统研究新型有机杂环功能材料及其聚集体系的微观结构、形貌、电荷注入与载流子迁移等特殊性能与构效关系,探讨聚集体与新性能、新效应的科学前沿问题,实现高性能新型有机功能材料的可控精准制备与器件创新。

      一、科学目标

      本项目旨在创制若干基于氮杂/硼杂芳香稠环的“明星功能共轭分子体系”,从氮杂/硼杂芳香稠环体系的结构和聚集行为的调控出发,发展纯有机的高性能光子学材料,以及具有原创性的纯有机自旋电子材料和器件,揭示氮杂/硼杂芳香稠环聚集体低维结构形成的微观机制,探索氮杂/硼杂芳香稠环聚集结构与光电功能的构效关系,获得高迁移率和高发光效率的多功能氮杂/硼杂芳香有机分子材料,争取在电泵浦激光、有机自旋电子材料及其器件研究方面实现重大创新突破,在杂稠环分子材料研究领域形成具有国际影响的“创新高地”。

      二、研究内容

      (一)新型氮杂硼杂芳香稠环纳米拓扑结构体系的构筑。

      以高迁移率、高发光效率、以及稳定自由基等多功能为导向,结合理论计算,理性设计氮杂/硼杂芳香稠环特色功能分子骨架体系;发展新芳香杂稠环的反应体系,创立一维和二维芳香杂稠环构筑新方法;开辟特色氮杂/硼杂芳香稠环骨架的精准官能化方法,实现新型芳香杂稠环纳米拓扑结构体系以及稳定自由基体系的高效、可控合成。

      (二)新型氮杂硼杂稠环分子聚集态的有序可控制备与性能调控。

      从分子骨架体系的精准合成出发,深入研究氮杂、硼杂共轭分子的动态聚集过程,进而系统研究稠杂环共轭分子的结构参数(分子构型、静电势分布、电荷分布、偶极等)对其分子聚集过程和聚集态结构的影响规律。发展基于热力学和动力学原理的精准制备稠杂环共轭分子的微纳结构和高度有序薄膜的新方法和新技术。在此基础上,通过向共轭分子体系中引入响应性基团,实现外场(光、磁、电场等)对聚集过程、聚集态结构和光电功能的调控,获得综合性能优异的有机半导体材料,并构筑多功能分子材料。

      (三)芳香杂稠环体系的聚集体激发态的调控和有机激光研究。

      以稳态和时间分辨谱学为主要手段探究氮杂、硼杂芳香稠环聚集体的激发态物理化学过程;通过光、电、磁、热等多种外场手段调控激发态下的激子传输与电子转移、能量传递过程;准确解析聚集体激发态的能级结构、激发态的寿命、电荷链内和链间传输、三重态、以及相关激发态的动力学等过程;揭示有机分子聚集体迁移率和发光效率之间的内在本质,基于有机杂稠环分子体系丰富的激发态过程,构建有利于粒子数翻转的四能级系统,力求获得高性能有机微纳电泵浦激光。

      (四)氮杂、硼杂芳香稠环体系的新功能研究。

      发展稳定的多自由基氮杂硼杂芳香稠环体系,系统研究多自由基有机材料聚集态下自由基的稳定性以及在外场(光、电、磁场等)及热作用下的多自由基体系的自旋调控机制;发展基于氮杂硼杂芳香稠环体系的有机自旋电子材料和器件,实现器件性能的电场、磁场双调控的目标。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“聚集体激发态可调控的新颖杂稠环功能分子体系的精准构建”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由化学科学部负责受理。




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