注:文末有研究团队简介及本文作者科研思路分析
智能材料,是一种能感知外部刺激,能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。那么是否可以设计新型的有机光电功能材料,使其可以通过改变自身不同的状态,动态地、选择性地、智能地控制其光电性质,从而获得性能优异的光电材料呢?
近日,南京邮电大学团队设计合成基于共振结构的动态自调节光电材料,利用共振结构的动态自适应性,通过调整自身不同的电子状态,动态地、选择性地调控光电性质,获得性能优异的动态自调节有机光电材料(图1)。
利用N-P=S共振结构的光电功能材料作为蓝光,白光以及绿色延迟荧光器件的主体材料均获得了优异的器件性能,其最大外量子效率分别为21.7%、16.4%、15%。这一研究成果突破了目前有机光电材料和器件的静态性质研究的局限,成功地实现了有机光电性质的动态调控,推动有机电子学研究从静态到动态的过渡,为有机光电功能材料的智能化调控提供了一条新的思路和技术途径。
这一成果近期发表在《Journal of the American Chemical Society》上,文章的第一作者为南京邮电大学的陶冶和徐礼佳。
该论文作者为:Ye Tao, Lijia Xu, Zhen Zhang, Runfeng Chen, Huanhuan Li, Hui Xu, Chao Zheng, Wei Huang,
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b05042
Achieving Optimal Self-Adaptivity for Dynamic Tuning of Organic Semiconductors through Resonance Engineering
J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9655-9662, DOI: 10.1021/jacs.6b05042
陈润锋博士简介
陈润锋,南京邮电大学教授,江苏省杰出青年基金获得者,江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人,江苏省六大人才高峰高层次人才。2006年于复旦大学获理学博士学位,同年就职于南京邮电大学。主要从事新型光电功能材料设计、制备、计算模拟和器件应用方面的研究工作,在杂原子修饰芴基光电功能材料和高性能电致发光器件等领域取得较为系统的研究成果,提出了杂芴和动态共振智能调控材料的概念(Researcher ID: G-4878-2010),首次报道了纯有机长余辉材料的长寿命过程及机理。在Nature Materials、Nature Nanotechnology、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials、The Journal of Physical Chemistry A/B/C/L等高水平国际期刊杂志发表近100篇SCI学术论文,授权6项中国专利。
http://www.x-mol.com/university/faculty/26813
科研思路分析
Q:这项研究的最初目的是什么?或者说想法是怎么产生的?
A:有机光电功能材料性质调控一直是有机电子学领域的研究热点。目前,绝大多数的研究都集中在静态的分子性质,然而在有机光电器件中,电荷和能量转移、载流子的复合、辐射过程都是动态变化的,这就导致在器件的运行中材料性质大幅偏离最初的设计。因此我们考虑是否可以开发新型的有机光电功能材料,使其通过动态响应器件运行过程中的变化,改变自身不同的状态,选择性地调节光电性质,从而获得优异的器件性能。
Q:在研究过程中遇到的最大挑战在哪里?
A:本项研究中最大的挑战是如何筛选具有动态自调节能力的功能单元以及实现响应单元和功能单元之间的有效通讯和组合,获得具有动态自调节性质的光电材料。此外,这项研究属于交叉学科的研究,其中需要不少材料、信号传感、电子器件方面的背景知识,而我们的团队主要来源于化学和材料专业,因此在电子器件方面存在知识储备不足的挑战,未来希望有相关领域的研究者一起合作将研究推动到更高的层次。
Q:本项研究成果最有可能的重要应用有哪些?哪些领域的企业或研究机构最有可能从本项成果中获得帮助?
A:有机光电功能材料的动态智能调控使得材料的电学性能更加平衡、器件性能更加优异,有望大幅度提高有机光电器件的表现、革新有机光电材料的设计理念等方面。我们相信这项研究成果为有机电子材料和器件的设计与制备提供了一种新的设计思路,将对相关领域的发展产生推动作用。