摘要
刺激响应性发光材料由于在光学数据记录、化学传感器、显示器和生物成像等方面的广泛应用而得到了大规模的发展。目前为止，刺激响应性材料的研究大多数还是基于传统荧光材料，具有刺激响应性的室温磷光材料的研究仍处在初级阶段。此外，相比于多组分白光发射材料，利用传统荧光和室温磷光双发射来实现单组分有机白光发射的材料还非常少。本论文以咔唑单元为电子给体，吡啶环、酰胺基和氰基为电子受体，通过合成许多同分异构体，来探究分子构象、分子内/分子间电子耦合和分子间相互作用对化合物发光行为的影响，以及材料对外界刺激做出的不同响应的机制。 论文第二章我们以咔唑作为电子给体，吡啶环和氰基作为电子受体，设计并合成了4种D-A-A'结构的异构体，探究取代基位置不同对荧光和磷光性质的影响。研究发现，氰基作为一种拟卤素，可以通过促进n→π*跃迁来有效促进ISC过程，有利于产生三线态激子，同时强烈的分子间相互作用有效稳定三线态激子，使得4种异构体均表现出超长室温磷光性质，寿命均超过500ms。此外，4种异构体在充分研磨后仍能保持强烈的黄色余辉，通过对比研磨前后所有粉末的X射线衍射(XRD)，发现异构体研磨后仍然保持着非常有序的分子堆积，说明异构体们都具有很高的结晶度。由于氰基的吸电子效应和空间位阻效应的不同，4种异构体对酸性刺激表现出不同程度的响应性。 基于第二章的研究成果，论文第三章我们用酰胺基团来替代氰基，探究不同取代基及其异构化对材料荧光和磷光性质的影响。我们设计并合成了4种咔唑-烟酰胺异构体，除了dyad1，dyad2、3和4均表现出高效的超长室温磷光，磷光量子产率最高为21.3％，寿命最长为846ms。特别是dyad4，通过传统荧光和室温磷光的混色作用实现了化合物的白光发射，CIE色坐标为(0.26，0.28)，磷光量子产率为11.2％。此外，dyad4还表现出力致变色和酸致变色双重刺激响应。研究发现，由力诱导的晶态向非晶态的相变驱动了双模式力致变色过程，即荧光发射颜色的改变和磷光发射的开关;吡啶单元的质子化导致了化合物的酸致变色过程。 综上所述，引入酰胺基和氰基单元有助于增强分子自旋轨道耦合(SOC)，促进系间窜越(ISC)过程，有利于三线态激子的产生;同时，强烈的分子间相互作用或者分子内/分子间电子耦合作用可以有效稳定三线态激子，使得化合物具有超长室温磷光性质。通过引入容易质子化的吡啶单元，使分子具有酸刺激响应性，扩大了室温磷光材料的应用范围。
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