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  英國皇家化學(xué)會(huì)RSC的Polymer Chemistry最新一期封面論文以“Shorter spacer preferred for polymeric optoelectronic materials”點(diǎn)題重點(diǎn)推薦發(fā)表了南京大學(xué)高分子科學(xué)與工程系諶東中教授課題組在側(cè)鏈光電功能高分子材料方面的最新研究進(jìn)展。

  諶東中教授課題組研究發(fā)現(xiàn)側(cè)掛平面共軛的苯并菲(Tp)盤狀介晶基元的側(cè)鏈盤狀液晶聚合物，呈現(xiàn)隨烷基間隔基變短其形成的柱狀液晶相有序性更高的“反�！爆F(xiàn)象，因此提出了側(cè)鏈盤狀液晶聚合物的正耦合效應(yīng)理論[慕斌等，Macromolecules 2015, 48, 2388-2398; 2015, 48, 6768-6780; 高分子學(xué)報(bào),2017,10,1574-1590(特約專論) ; 宮敏清等，Macromolecules 2017, 50, 5556-5564(與汪蓉教授合作)]，與由德國Finkelmann教授等提出的傳統(tǒng)棒狀側(cè)鏈液晶聚合物遵循的柔性長間隔基更有利的經(jīng)典間隔基去耦合理論形成鮮明對(duì)照。

其中丁氧基取代Tp介晶基元的短間隔基側(cè)鏈盤狀液晶聚合物有機(jī)半導(dǎo)體材料由于正耦合效應(yīng)以及主鏈?zhǔn)`抑制了動(dòng)態(tài)無序(dynamic disorder)  和更有利于長程有序柱狀堆積，飛行時(shí)間譜TOF測試表明其空穴載流子遷移率超過0.1 cm²V^-1s^-1，比同類有機(jī)小分子盤狀液晶半導(dǎo)體材料還高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)[慕斌等，Polym. Chem. 2017, 8, 3286-3293(與北京印刷學(xué)院張春秀教授合作)]，可望應(yīng)用于柔性有機(jī)太陽能電池(OPV或OSC)、有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)等。同時(shí)開展了不同長度間隔基Tp側(cè)基的環(huán)狀聚合物與嵌段共聚物的可控合成以及拓?fù)浠蚩臻g受限態(tài)下的組裝特性和電荷轉(zhuǎn)移相互作用促進(jìn)柱狀相超分子組裝單手性選擇性研究(慕斌等，Polym. Chem. 2016, 7, 6034-6038; J Polym Sci, Part A: Polym Chem 2017, 55, 2544-2553; Polym. Chem. 2017, 8, 3457-3463)。

  另一方面，引入扭曲的非平面共軛大芳環(huán)結(jié)構(gòu)單元，譬如典型的聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)基元四苯乙烯(TPE)側(cè)基的聚丙烯酸酯側(cè)鏈聚合物，表現(xiàn)出隨間隔基變短而顯著增強(qiáng)的熒光發(fā)射，譬如5個(gè)以下亞甲基的短間隔基側(cè)鏈聚合物表現(xiàn)出比文獻(xiàn)報(bào)道的6碳以上長烷基間隔基的同類聚合物高出一倍以上的發(fā)光效率(李謙等，Polym. Chem., 2018, 9, 4150-4160)。

  最近，通過銠催化卡賓聚合制備得到的高取代密度四苯乙烯TPE側(cè)基的C1間規(guī)立構(gòu)聚合物，同樣呈現(xiàn)隨間隔基縮短而熒光發(fā)射顯著增強(qiáng)的趨勢以外，其熒光量子效率比通常的采用烯類單體聚合制得的C2聚合物相應(yīng)地進(jìn)一步提升了20%以上，且表現(xiàn)出不受熱退火等外界因素影響的熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)，呈現(xiàn)出更高效率的藍(lán)色熒光發(fā)射，歸因于其TPE基元更強(qiáng)的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)受限(RIR)從而阻止了非輻射形式的躍遷通道�；诖酥苽涞耐扛睺PE側(cè)基C1聚合物的檢測試紙對(duì)多硝基化合物如TNT表現(xiàn)出可肉眼辨別的，Stern–Volmer 系數(shù) (KSV) 高達(dá)5.51×10⁵ M^?1，檢測限低至1.0 ppm的高靈敏度的熒光淬滅，這種類似pH試紙的價(jià)廉快捷且可多次重復(fù)使用的高靈敏可視化檢測方法，經(jīng)進(jìn)一步完善可望發(fā)展為一種經(jīng)濟(jì)高效的TNT等爆炸物檢測的新手段[李翛等，Polym. Chem., 2019, 10, 1575-1584(封面)]。

  該研究工作感謝國家自然科學(xué)基金的鼎力支持！

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/py/c8py01729h#!divAbstract