摘要
近些年来，红光以及近红外荧光染料在生物荧光成像、光电显示、荧光探针、信息防伪与加密传输等应用领域显示出巨大的前景。与其他荧光染料相比，由于有机荧光染料的生物相容性好、分子结构灵活多变易于调整、价格低廉等独特优势受到广泛关注。相比其他波长的荧光染料，有机红光及近红外荧光染料发光效率较低，限制了其应用。因此，研发高效的红光及近红外荧光染料具有重要意义。 本论文以咔唑为电子给体，二氟化硼β二酮基团为电子受体，苯基、乙烯基或乙烯基苯基为π桥，直链结构的十二烷基为咔唑N-烷基取代基，通过改变π桥与咔唑给体的连接方式及π桥的结构，调控分子共轭程度和扭曲程度，合成了D-π-A型和A-π-D-π-A型红光到近红外有机荧光染料。用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、瞬态荧光光谱和X射线衍射等表征手段分析荧光染料在溶液和聚集态的光物理性质，溶液中的性质包括溶剂化效应，聚集态的性质包括聚集诱导发光性质、刺激(力、温度)响应发光性质。 对分子带隙及聚集态的发光性质调控结果如下： (1)聚集诱导发光/荧光淬灭性质 在DMSO/H2O、THF/H2O和丙酮/正己烷混合溶剂中，荧光染料随着不良溶剂的增加逐渐聚集。具有适度扭曲的分子BF2PNCZ、BF2VPNCZ、DBF2VPCZ和SBF2VPCZ表现出聚集诱导发光的性质。具有平面骨架结构的分子DBF2VCZ和SBF2VCZ表现出聚集诱导荧光淬灭的性质。 (2)聚集态发光性质 随着分子带隙的减小，固态发光实现了从红光到近红外的调控。此外，三组荧光染料还表现出了刺激响应发光性质。经机械力研磨以后，π桥连接在咔唑N-位的分子表现出刺激响应发光红移；π桥连接在咔唑芳香环上的分子表现出刺激响应发光蓝移。经加热以后，π桥连接在咔唑芳香环上的分子表现出热刺激响应发光蓝移。
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