近日，南京郵電大學(xué)有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士、解令海教授團(tuán)隊(duì)在有機(jī)納米烴（Organic NanoHydroCarbon, ONHCs）設(shè)計(jì)、格子化合成及其寬帶隙紫外發(fā)光領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展。相關(guān)成果以“C-H-activated Csp2-Csp3 diastereoselective gridization enables ultraviolet-emitting stereo-molecular nanohydrocarbons with mulitple H···H interactions”為題發(fā)表在Nature Communications（《自然?通訊》）上。魏穎副教授和鐘春曉博士為論文共同第一作者，林進(jìn)義教授、解令海教授和黃維院士為共同通訊作者。

化學(xué)科學(xué)研究不僅為科技創(chuàng)新提供源動(dòng)力而且為文化價(jià)值塑造提供關(guān)鍵素材，進(jìn)而多維度改變?nèi)祟惿a(chǎn)與生活方式。據(jù)化學(xué)物質(zhì)監(jiān)管的權(quán)威機(jī)構(gòu)美國化學(xué)會(huì)化學(xué)文摘社CAS REGISTRY（即 CAS 物質(zhì)合集）統(tǒng)計(jì)，目前人類已知超過2.74億種物質(zhì)，包括1.95 億有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)。因此，從元素周期表出發(fā)，組合元素構(gòu)筑創(chuàng)生有機(jī)分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)極具挑戰(zhàn)，同時(shí)對(duì)打造原始創(chuàng)新分子平臺(tái)推動(dòng)以柔性電子材料與技術(shù)為代表未來科技研究具有基礎(chǔ)性與源頭性的角色與意義。

如何發(fā)展兼具類無機(jī)半導(dǎo)體光電特性與有機(jī)半導(dǎo)體輕薄柔透優(yōu)勢的柔性電子材料是柔性電子技術(shù)的核心挑戰(zhàn)。其中，創(chuàng)新聚集了寬帶隙、柔性以及穩(wěn)定性等難題的紫外發(fā)射柔性半導(dǎo)體材料成為重要研究方向之一。因此，探索有機(jī)超寬帶隙（Eg > 3.6 eV）紫外發(fā)光材料的分子創(chuàng)制，對(duì)于柔性寬帶隙紫外發(fā)光材料與器件的發(fā)展具有重要意義。受啟于《大學(xué)》三綱八目之首格物，在2014年提出分子納米格芴概念基礎(chǔ)上，最近，在芴結(jié)構(gòu)直接連接方法方面實(shí)現(xiàn)突破，進(jìn)而論證了全新的純碳?xì)涓褴淘谧贤獍l(fā)光材料領(lǐng)域的潛在優(yōu)勢，也為打造新概念有機(jī)柔性電子材料提供原創(chuàng)分子平臺(tái)。

眾所周知的調(diào)控電子結(jié)構(gòu)的基本方法——給受體（D-A/p-n）策略、稠環(huán)化策略、梯形化策略、聚合化策略以及大環(huán)化策略等，這些構(gòu)筑策略均容易導(dǎo)致熒光光譜嚴(yán)重紅移，進(jìn)而導(dǎo)致原本在紫外區(qū)發(fā)光的構(gòu)筑單元形成上層次結(jié)構(gòu)后進(jìn)入可見光發(fā)射區(qū)域（> 400 nm）。此外，由于稠環(huán)芳環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性導(dǎo)致的缺陷低能長波發(fā)光、聚集誘導(dǎo)發(fā)光猝滅與紅移行為以及環(huán)應(yīng)變張力導(dǎo)致的發(fā)光光譜紅移等問題，使得發(fā)展柔性超寬帶隙藍(lán)光和紫外光材料面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

五類單元格、三角風(fēng)車格及其有機(jī)納米格芳烴具體分子結(jié)構(gòu)圖

借助直接阻斷連接模式打破了這一局面。在該工作中，突破傅克格子化學(xué)方法，提出了通過非共軛超位阻化的分子設(shè)計(jì)策略和C-H鍵活化的非對(duì)映選擇格子化方法來獲得具有高非對(duì)映選擇性、高發(fā)光不對(duì)稱因子的紫外發(fā)光碳?xì)浼{米格子材料?；谏鲜鏊悸钒l(fā)展的碳?xì)滏I活化格子合成方法，成功合成出了一類特殊的大環(huán)，即由純粹碳?xì)湓亟M成的分子納米烴(MNHCs，圖一)。

借助共軛阻斷抑制了發(fā)光光譜紅移，非平面三維立體構(gòu)型有效抑制了分子間發(fā)色團(tuán)的聚集。最終，不僅實(shí)現(xiàn)了紫外發(fā)光（發(fā)光峰位于356-393 nm）和高發(fā)光不對(duì)稱因子（|glum|=0.012），而且基于該碳?xì)浼{米格的非摻雜有機(jī)發(fā)光二極管器件（OLED）還獲得了最高4.17%（λEL=386 nm，CIE: 0.17, 0.04）的外量子效率（圖二）。

這代表著目前基于純碳?xì)浠衔镉袡C(jī)發(fā)光二極管器件的最高效率，同時(shí)也是大環(huán)化合物首次實(shí)現(xiàn)在紫外OLED中的應(yīng)用。這一結(jié)果不僅為開發(fā)具有紫外發(fā)光和圓偏振發(fā)光的碳?xì)鋸埩{米大環(huán)材料提供一種可行的途徑，而且也驗(yàn)證了非共軛超位阻化的分子設(shè)計(jì)策略用于高效UV OLED發(fā)光層材料設(shè)計(jì)的可行性。

三角風(fēng)車格類有機(jī)納米烴的物質(zhì)形態(tài)、圓偏振發(fā)光行為以及UV OLED

該工作為發(fā)展低成本、大面積與柔性先進(jìn)紫外發(fā)光材料提供了新思路，成為分子集成技術(shù)變革分子結(jié)構(gòu)創(chuàng)制新化學(xué)物質(zhì)的典型案例。作為新生的最小格芴分子家族成員，經(jīng)過系統(tǒng)探索必將衍生出一類具有商業(yè)化前景的有機(jī)柔性紫外發(fā)光材料，經(jīng)過相關(guān)器件進(jìn)一步研發(fā)將在可穿戴發(fā)光、探測、光源、通信、醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。未來，格芴將不斷疊加中華民族文化智慧、黨的期待以及科技創(chuàng)新于一體，影響未來合成化學(xué)、顯示技術(shù)、智能代理、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能機(jī)器人化學(xué)家與跨尺度化學(xué)超循環(huán)進(jìn)化的范式。

該項(xiàng)研究成果獲得了南郵材料科學(xué)與工程學(xué)院宋娟副教授的指導(dǎo)，華南理工大學(xué)王志明教授和婁敬麗博士，南京大學(xué)鄭佑軒教授的協(xié)助與支持，該研究與俄羅斯科學(xué)院克雷斯托夫溶液化學(xué)研究所高級(jí)研究員Ilya A. Khodov，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子前沿科學(xué)中心以及河南省柔性電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院共同合作完成。該研究課題得到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目以及面上與青年項(xiàng)目、有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金、華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等項(xiàng)目的資助。（來源：南京郵電大學(xué)）

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