项目名称：    有机荧光功能材料

推荐单位：    上海市

项目简介：    近年来，具有独特电子结构和发光性能的功能有机材料日益突显其在材料科学中的重要地位，本项目利用分子工程方法优化有机发光材料的分子设计，创新合成了有机荧光新型高性能有机光电功能材料和可用荧光表征的光驱动分子"梭"等，取得了一些有重要意义的研究成果，发表了一批有重要影响的学术论文。主要成果包括：

1、提出了用荧光作为读出信号的可擦写式有机光信息存储的原理，开拓了一系列具有荧光调控性能的光致变色新型分子材料，显著地提高了这些材料的光、热稳定性等应用性能，开发出非破坏性读出光存储有机材料。专家评价我们部分工作是“化学计算机上的突破”。

2、首先合成出可"锁"的荧光分子"梭"和双荧光识别的光驱动分子"梭"，利用不同波长的荧光或荧光强度来判断分子"梭"的运动；合成了基于光学信号的多构型[2]轮烷的分子机器以及多输入、双荧光波长输出的三稳态[3]轮烷型分子"算盘"，模拟了多构型全光控的半加法器。这些体系也可作为全光学信号的多稳态分子开关或者单分子逻辑门，并具有良好的重复性，专家认为我们的分子机器是“令人惊奇的”和“非同寻常的”。

3、将多个具有载流子传输功能和能量给体单元等与荧光染料连接起来，形成树枝状多功能发光材料，该类化合物可保证载流子的注入、复合到激子的产生都发生在分子内，具有光采集、区域隔离效应，提高了材料的玻璃态转换温度和热稳定性及发光效率，简化电致发光器件的制作工艺。

本项目在执行期间共培养已毕业博士生30名，其中两人获得全国优秀百篇博士论文奖，推动了应用化学重点学科的发展。本项目发表SCI收录的论文98篇。总的SCI影响因子约300，其中SCI影响因子>9.0的论文8篇。至今，已被同行在Nature、 Nature Materials、 Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater. 等国际重要杂志上他人SCI引用达到1052次。最高单篇他引达到106次。该项目还获得中国发明专利授权19项。

主要发现点：  (1) 提出了用荧光作为读出信号的可擦式有机光信息存储的原理，创新合成了一系列具有高信噪比的光致变色荧光材料，利用光致变色单元的开环和闭环反应，对含有二噻吩乙烯单元的荧光材料的荧光强度或波长进行可逆调控，具有高稳定性、高摩尔吸收系数、高反差（高信噪比）和非破坏性读出等特性。（见代表性论文：1，2，7）一些光致变色荧光材料也可进一步拓展成为新型荧光分子开关体系，代表性论文见3，6。（所属学科分类：材料化学，有机化学应用）

(2) 首先合成出可"锁"的荧光分子"梭"和双荧光识别的光驱动分子"梭"，利用不同波长的荧光或荧光强度来判断分子"梭"的运动；（见代表性论文：4，8）合成了基于光学信号的多构型[2]轮烷的分子机器以及多输入、双荧光波长输出的三稳态[3]轮烷型分子"算盘"，模拟了多构型全光控的半加法器。这些体系也可作为全光学信号的多稳态分子开关或者单分子逻辑门，并具有良好的重复性，代表性论文见5，10。（所属学科分类：材料化学，有机化学应用）

(3) 将多个具有载流子传输功能和能量给体单元等与荧光染料连接起来，形成树枝状多功能发光材料，使载流子的注入、复合到激子的产生都发生在分子内，具有光采集、区域隔离效应，提高了材料的玻璃态转换温度和热稳定性及发光效率，简化电致发光器件的制作工艺，代表性论文见9。（所属学科分类：材料化学，有机化学应用）

主要完成人：  1.   田禾

提出了利用不同波长的荧光来判断分子马达运动的思路，指导并带领课题组进行了带"锁"的荧光分子"梭"、基于光学信号的多构型[2]轮烷的分子机器、双荧光识别光控分子"梭"和多输入、双荧光波长输出的三稳态[3]轮烷型分子"算盘"等分子机器的合成与研究；创新提出用荧光、磷光作为检测手段的可擦写式光存储的原理，带领课题组开发出一系列非破坏性读出光存储有机材料和一系列含有光致变色单元的光开关分子体系，显著提高了其光、热稳定性等应用性能；带领课题组在有机电致发光材料、有机光伏电池材料和荧光材料等领域开展了大量而卓有成效的工作。贡献点：发现点1、2、3，本项目所占工作量80%。

2.   王巧纯

创新合成了光驱动的分子机器，并在分子机器中引入能够输出光信号的荧光基团，利用光能作为分子机器的驱动力进行循环工作，同时使分子机器在不同工作状态呈现出不同荧光信号。这类分子机器已经在分子开关、分子逻辑门等分子器件领域显示出了良好的应用前景。贡献点：发现点2，所占工作量70%。

3.   朱为宏

含有载流子传输的电致发光材料、树枝多功能化的有机光电功能材料的设计与合成及其光物理、光化学研究。贡献点：发现点3，所占工作量70%。

10篇代表性论文：  1.   Recent Progresses on Diarylethene based Photochromic Switches. Chem. Soc. Review

2.   Novel Bisthienylethene- based Photochromic Tetraazaporphyrin with Photoregulating Luminescence. Adv. Materials

3.   A Single Photochromic Molecular Switch with Four Optical Outputs Probing Four Inputs. Adv. Mater.

4.   A Lockable Photo-driven Molecular Shuttle with Fluorescent Signal. Angew. Chem. Int. Ed.

5.   A Half-Adder Based on a Photo- chemically Driven [2]Rotaxane. Angew. Chem. Int. Ed.

6.   Synthesis and Photochromic Properties of New Bisthienylethene Derivatives and a Copolymer. Adv. Materials,

7.   A Novel Thermal Stable Spironaphthoxazine and its Application in Rewritable High Density Optical Data Storage. Adv. Mater.

8.   A Light-Driven Rotaxane Molecular Shuttle with Dual Fluorescence Addresses. Organic Letters

9.   Dendron- functionalized Macromolecules: Enhancing core Luminescence and Tuning Carrier Injection. Macromolecules

10.  Recent Progress on Switchable Rotaxanes. Chem. Soc. Rev