基于正耦合效应的侧链盘状液晶聚合物设计合成及光电性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21574062
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0504.高分子功能材料化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Based on the positive coupling effect (PCE) disclosed from triphenylene (TP) polyacrylate side-chain discotic liquid crystalline polymers (SCDLCPs) and uniform planar alignment of columnar mesophases in their thin films achieved by a brief mechanical shearing, we propose herein the project of controlled synthesis of a series of rationally designed SCDLCPs by the reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization method which we have been quite experienced for its application in the synthesis of SCDLCPs. For achieving ordered columnar liquid crystalline mesophases and high optoelectronic performance, TP discogens with peripheral alkoxy side chains of 4-6 carbon are selected to attach to the polyacrylate backbone through a shorter spacer of less than six methylene. The relationship between the structure and chemical composition of SCDLCPs and discotic columnar liquid crystalline phase behavior will be systematically investigated by a combination of characterization techniques such as DSC, POM, variable temperature SAXS/WAXS, TEM and AFM, with some various discogens the universality of PCE for SCDLCPs will also be further explored and validated. Some optimized TP polyacrylate samples will be examined the carrier mobility through time of flight (TOF) technique and with some large-scale synthesized promising SCDLCP samples for optoelectronic properties evaluation in organic field effect transistor (OFET) devices. The elucidation of relationship between structure-columnar mesophase-optoelectronic performance will remarkably enhance the molecular level understanding of molecular architecture of SCDLCPs and their thermotropic liquid crystalline phase behavior and optoelectronic properties, thus guide the rational design and synthesis of well-defined SCDLCPs and boost their various optoelectronic device applications.
基于前期研究发现的苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物的正耦合效应及轻微的剪切力就可实现薄膜面内取向的特点, 本项目采用RAFT聚合方法可控制备理性设计的系列苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物。着眼于形成有序柱状相及其光电性能,选择采用4-6碳烷氧取代的苯并菲液晶基元通过少于六个亚甲基的短间隔基连接到聚丙烯酸酯主链上。利用DSC、POM、变温SAXS/WAXS、TEM及AFM等多种表征与分析技术,系统考察其结构组成对柱状液晶相行为的影响,以及采用不同的盘状液晶基元进一步验证正耦合效应的普适性。优选的部分液晶聚合物采用TOF测定其载流子迁移率并放量合成部分性能表现优异的聚合物考察其OFET器件光电性能。结构组成-柱状液晶相-光电性能构效关系的阐明将从分子水平深化对这类重要盘状有机聚合物光电材料分子结构与其器件性能关系的理解,指导具有精确结构和组成的盘状液晶聚合物的可控合成及推动其器件化应用。

结项摘要

侧链棒状液晶高分子体系在1970年代就已确立的长柔性间隔基去耦合经典理论指导下,开展了广泛深入的系统研究,形成鲜明对比的是,侧链盘状液晶聚合物的研究却严重滞后,这方面的研究很迫切,也具有重要意义。紧密围绕项目计划书提出的目标任务,我们首先在侧链盘状液晶聚合物的可控合成、组装有序结构表征分析及其载流子迁移率测试评价等方面开展了比较系统深入的研究工作。采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术可控合成了一系列苯并菲(TP)液晶基元的聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物,考察了TP取代烷氧基、间隔基长度以及分子量等对其形成柱状液晶相、成膜性以及取向等性能的影响。进一步证实和确立了对侧链盘状液晶聚合物具有普适意义的短间隔基更有利的正耦合效应(PCE)理论,补充了缺失的理论短板。所设计合成的丁氧基取代TP聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物,其中短间隔基的聚合物样品经飞行时间谱(TOF)测试,表现出> 0.1 cm2 V-1 s-1的空穴载流子迁移率,比文献报道值高出1-2个数量级。然后,采用Rh催化卡宾聚合的间接两步法合成路线,制备了主链中每个C原子上都挂接TP液晶基元的间规立构的高密度取代C1聚合物。所制得不同间隔基长度的高密度取代TP侧链液晶C1聚合物表现出比相应的聚丙烯酸酯主链C2聚合物高出40K以上更宽温区范围的有序柱状液晶相,为设计制备高取代密度侧链液晶聚合物有机半导体材料提供了新的思路。最后,可控合成了一系列不同间隔基长度的四苯乙烯(TPE)侧链型聚集诱导发光(AIE)聚合物,包括基于RAFT聚合的TPE聚丙烯酸酯C2聚合物以及采用Rh催化相应卡宾单体直接聚合的高密度TPE侧基取代的C1立构规整聚合物,发现了“间隔基越短TPE的转动受限程度越大,AIE荧光量子效率越高”这一重要规律性。本项目的研究工作为指导具有精确结构和组成的侧链聚合物光电功能材料的可控合成及其器件化应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(26)
专利数量(0)
Reusable gold nanorod/liquid crystalline elastomer (GNR/LCE) composite films with UV-triggered dynamic crosslinks capable of micropatterning and NIR actuation
可重复使用的金纳米棒/液晶弹性体 (GNR/LCE) 复合薄膜,具有紫外线触发的动态交联,能够进行微图案化和近红外驱动
  • DOI:
    10.1039/c9tc04651h
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Wu Zhongying;Liu Liang;Cheng Pin;Fang Jianglin;Xu Tianchi;Chen Dongzhong
  • 通讯作者:
    Chen Dongzhong
Azobenzene mesogens mediated preparation of SnS nanocrystals encapsulated with in-situ N-doped carbon and their enhanced electrochemical performance for lithium ion batteries application
偶氮苯介导的原位氮掺杂碳封装SnS纳米晶的制备及其在锂离子电池应用中增强的电化学性能
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/25/9/096102
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Wang Meng;Zhou Yang;Duan Junfei;Chen Dongzhong
  • 通讯作者:
    Chen Dongzhong
盘状苯并菲丙烯酸酯中间体的合成与液晶相行为研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    液晶与显示
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    慕斌;陈科扬;谌东中
  • 通讯作者:
    谌东中
Probing into dimension and shape control mechanism of copper(I) sulfide nanomaterials via solventless thermolysis based on mesogenic thiolate precursors
基于介晶硫醇盐前驱体的无溶剂热解探讨硫化铜(I)纳米材料的尺寸和形状控制机制
  • DOI:
    10.1039/c8ce00571k
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    CrystEngComm
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Duan Junfei;Liu Liang;Wu Zhongying;Fang Jianglin;Chen Dongzhong
  • 通讯作者:
    Chen Dongzhong
Self-assembled helical columnar superstructures with selective homochirality
具有选择性同手性的自组装螺旋柱状上部结构
  • DOI:
    10.1039/c7py00471k
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Polymer Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Mu Bin;Li Qian;Li Xiao;Chen Jian;Fang Jianglin;Chen Dongzhong
  • 通讯作者:
    Chen Dongzhong

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其他文献

基于动态C–N键的可重塑形液晶弹性体的制备及光致弯曲形变特性研究
  • DOI:
    10.1360/ssc-2020-0001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学. 化学
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    谌东中
AIE荧光聚合物RAFT可控合成与表征及光物理性质研究
  • DOI:
    10.3866/pku.dxhx201912030
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    大学化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘天瑞;赵伟光;张妍欣;冯凯旋;徐天驰;章文伟;谌东中
  • 通讯作者:
    谌东中
氢键缔合主链超分子液晶聚合物:间隔基及扩展介晶元长度的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谌东中;方江邻;吴斌;陆正宇;岳力挽;张淑静
  • 通讯作者:
    张淑静
聚紫精-脂肪酸盐表面活性剂复合物的组装合成及相行为研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方江邻;施泽华;谌东中;张淑静;陆正宇;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌
含侧链盘状苯并菲和棒状偶氮苯的二嵌段液晶共聚物的可控合成及其光物理性质
  • DOI:
    10.19894/j.issn.1000-0518.210343
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张昭永;李谦;王大霖;方江邻;谌东中
  • 通讯作者:
    谌东中

其他文献

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谌东中的其他基金

不同形状侧基的侧链液晶聚合物间隔基长度影响及其耦合作用机制比较研究
  • 批准号:
    52273181
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面向光电子器件的功能化侧链盘状液晶聚合物分子工程
  • 批准号:
    21875098
  • 批准年份:
    2018
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  • 项目类别:
    面上项目
线性链-树枝状杂化嵌段液晶共聚物的合成及多级有序结构调控
  • 批准号:
    20874044
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超分子侧链液晶聚合物的结构设计及组装合成
  • 批准号:
    20004005
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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