文献综述

1. 引言

2001年，香港科技大学的唐本忠教授课题组首次在荧光发光分子中发现与聚集诱导淬灭截然相反的”聚集诱导发光”（AIE）现象越来越多的研究小组设计合成了多种功能化AIE材料^[1]。AIE材料在聚集态下的高发光效率使其在生物/化学传感、细胞成像和OLED等领域都具有广阔的应用前景^[2]。聚集诱导发光现象的发现打破了传统思想的”束缚”，为合成高效固态发光材料提供了全新的分子设计理念。过渡金属配合物作为磷光掺杂材料，其内量子效率理论上能达到100%，越来越多的研究者投入这一研究领域中。具有d8电子结构重金属原子铂(Pt)以及d10电子结构重金属原子金等，由于强烈的自旋轨道耦合使得配合物的单线态激子和三线态激子混杂^[3]。单重态激子带有三重态的性质，衰减时间变长;三重态激子的对称性被破坏，缩短了磷光寿命，减少了磷光碎灭，增强了单线态到三线态之间的系间窜跃和磷光效率，从而化合物的单重态和三重态激子都可以有效利用，实现很高的磷光效率^[4]。其中，Pt(Ⅱ) ^[5]和Ir(Ⅲ) ^[6]配合物具有好的热稳定性、丰富的激发态性质、发光颜色易调节以及高的发光效率等优点而成为电致发光材料研究的热点。

很多铱(Ⅲ)配合物在室温下具有磷光发射。铱(Ⅲ)配合物的设计较为灵活，目前广泛采用的模式是用两个环金属化配体和一个辅助配体与铱配位。配合物可以是中性的，也可以是离子型的。配体的设计也是多种多样。从磷光器件结构上来看，Ir(Ⅲ)配合物可以直接作为发光层来构筑OLED，但是由于自身的ACQ^[7-8]和三线态-三线态湮灭效应，使得磷光量子效率大幅度降低，导致OLED性能较差。为了实现高性能的磷光OLED的制备，多数Ir(Ⅲ)配合物的器件都是采取主-客体掺杂的形式来避免ACQ的发生。虽然通过掺杂可以在一定范围内克服淬灭，但是主-客体的优化往往很困难，使得器件制备过程复杂化，可重复性较差。近期，华南理工大学的曹镛院士课题组^[9]和长春所王利祥教授课题组^[10]，利用树枝状Ir(Ⅲ)配合物和磷光共聚物材料制备了系列性能优异的非掺杂型电致发光器件，取得了突破性的进展。但是从材料合成角度来看，在合成过程中配体需要多步反应，使合成过程复杂化;同时由于材料自身的性质，尤其共聚物材料，利用真空升华方法进一步提纯较为困难，材料的纯度恰恰是影响器件的性能关键因素之一。而聚集态诱导发光现象给予人们启示，如果Ir(Ⅲ)配合物具有聚集诱导磷光发射(Aggregation-induced Phosphorescence Emission, AIPE)的性质，便可以抑制磷光材料的ACQ现象，为制备成本低廉、高效、非掺杂型的OLED器件提供了新的思路。

2. 聚集诱导发光机理

具有聚集诱导发光性质的化合物克服了聚集导致荧光猝灭的问题，从而引起了越来越多的科学工作者的重视。而要设计合成更多的新型高效荧光材料，就必须掌握聚集诱导发光效应（AIE）产生的原因和机理。

通过国内外许多研究学者的实验分析和理论计算，已经得出了众多关于产生聚集诱导发光效应(AIE)的可能机理，如形成J-聚集体、分子内旋转受限（RIR）、非紧密堆叠、抑制光化学或光物理过程等。

2009年，唐本忠教授课题^[11-12] 组在发现化合物1之后又合成了许多Silole衍生物，并发现这些化合物均具有同化合物1相同的AIE特性。如化合物2（hexaphenylsilole）,HPS在纯丙酮溶液中的荧光量子产率为0.22%，但是在水和丙酮的混合溶剂中，随不良溶剂水的加入，HPS聚集形成纳米粒子，荧光强度大大提高，当水的含量达到99%时荧光量子产率提高到56%，增大了255倍。^[13]

这类化合物分子的共同之处在于外围芳香族取代基与Silole中心以可旋转的单键相连。当在溶液中时，芳香取代基围绕单键的自由旋转消耗了激发态能量，成为一个非辐射衰变渠道^[14]，致使荧光变弱。而在聚集状态，使分子内旋转受到空间位阻的限制，非辐射衰变渠道受到抑制，激发态分子只能通过辐射衰变回到基态，使荧光显著增强。这就是被认为分子内旋转是聚集诱导发光产生的机理之一。

图1 Silole衍生物