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PPV中双键顺反异构过程及衍生的物理性质变化

王芳芳  
【摘要】: 二苯乙烯是聚苯撑乙烯类化合物最简单、也是最典型的模型化合物,众多理论计算方法和现代物理学方法被用于研究这一系统的光化学与光物理现象。二苯乙烯具有顺反两种构型,由于顺反异构化的能垒非常低,因此光化学异构化非常容易发生,异构化后反式异构体与顺式异构体的能级结构与物理性质都有一定程度的变化。在聚合物体系中,顺式PPV其双键的构型更加扭曲,打断了聚合物主链的共轭,其性质更接近于小分子齐聚物;而反式PPV构型接近于平面化,其π-电子离域性更好,更有利于共轭,因此PPV聚合物顺反异构化后,这种结构差异可能会引起聚合物物理以及光学性质的巨大改变,这方面的研究也必将从更深层次上揭示聚合物顺反异构化的基本过程以及衍生的物理性质差异。本论文立足于研究高顺式含量的PPV聚合物,详细讨论了其光化学异构化过程及其衍生的物理性质变化,主要内容如下: 1.合成出具有不同顺式双键含量(87%~0.05%)的PPV聚合物,研究了其顺式双键含量对PPV光学性质、溶解性和折射率等物理性质的影响,提出了顺式PPV(扭曲构型)与反式PPV(平面构型)间较大的构型差别是引起其光学及物理性质变化的根本原因。 2.发现在没有柔性取代基团的全芳香PPV主链中引入一定含量的顺式双键后,其溶解性明显改善,成为一种可溶液加工的聚合物材料。此材料的薄膜显示出蓝光发射(λ=485nm)及非常高的固态发光效率(η=78%),是已知的PPV聚合物中具有最高固态发光效率的材料之一。 3.发现光诱导PPV体系顺式-反式异构化引起聚合物折射率、溶解度巨大改变的共轭聚合物体系新的放大效应。并利用顺反异构诱导的巨大折射率变化制备了全息光栅的原型器件;利用顺反异构诱导的巨大溶解性改变实现了对PPV分子水平上的光操控并应用于二维和三维图案的制备。


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