英國皇家化學會RSC的Polymer Chemistry最新一期封面論文以“Shorter spacer preferred for polymeric optoelectronic materials”點題重點推薦發表了南京大學高分子科學與工程系諶東中教授課題組在側鏈光電功能高分子材料方面的最新研究進展。
諶東中教授課題組研究發現側掛平面共軛的苯并菲(Tp)盤狀介晶基元的側鏈盤狀液晶聚合物，呈現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象，因此提出了側鏈盤狀液晶聚合物的正耦合效應理論[慕斌等，Macromolecules 2015, 48, 2388-2398; 2015, 48, 6768-6780; 高分子學報,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教授等提出的傳統棒狀側鏈液晶聚合物遵循的柔性長間隔基更有利的經典間隔基去耦合理論形成鮮明對照。
其中丁氧基取代Tp介晶基元的短間隔基側鏈盤狀液晶聚合物有機半導體材料由于正耦合效應以及主鏈束縛抑制了動態無序(dynamic disorder) 和更有利于長程有序柱狀堆積，飛行時間譜TOF測試表明其空穴載流子遷移率超過0.1 cm2V-1s-1，比同類有機小分子盤狀液晶半導體材料還高出1-2個數量級[慕斌等，Polym. Chem. 2017, 8, 3286-3293(與北京印刷學院張春秀教授合作)]，可望應用于柔性有機太陽能電池(OPV或OSC)、有機場效應晶體管(OFET)等。同時開展了不同長度間隔基Tp側基的環狀聚合物與嵌段共聚物的可控合成以及拓撲或空間受限態下的組裝特性和電荷轉移相互作用促進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結構單元，譬如典型的聚集誘導發光(AIE)基元四苯乙烯(TPE)側基的聚丙烯酸酯側鏈聚合物，表現出隨間隔基變短而顯著增強的熒光發射，譬如5個以下亞甲基的短間隔基側鏈聚合物表現出比文獻報道的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側基的C1間規立構聚合物，同樣呈現隨間隔基縮短而熒光發射顯著增強的趨勢以外，其熒光量子效率比通常的采用烯類單體聚合制得的C2聚合物相應地進一步提升了20%以上，且表現出不受熱退火等外界因素影響的熱力學穩態特點，呈現出更高效率的藍色熒光發射，歸因于其TPE基元更強的內部轉動受限(RIR)從而阻止了非輻射形式的躍遷通道；诖酥苽涞耐扛睺PE側基C1聚合物的檢測試紙對多硝基化合物如TNT表現出可肉眼辨別的，Stern–Volmer 系數 (KSV) 高達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試紙的價廉快捷且可多次重復使用的高靈敏可視化檢測方法，經進一步完善可望發展為一種經濟高效的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基金的鼎力支持！
論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/py/c8py01729h#!divAbstract
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