本课题组2020级硕士研究生"何佼"与2022级硕士研究生"陈洋"同学共同研究并在国际高水平SCI期刊《Journal of Molecular Liquids》(IF = 5.3) 上发表题为“Aryl/fluoroaryl-substituted triphenylene discotic liquid crystals: Synthesis, mesomorphism, and photophysical properties”的研究论文：（DOI：10.1016/j.molliq.2024.126218）。
在本项工作中，通过Suzuki-Miyaura交叉偶联反应和芳香亲核取代反应 (SNArF) 合成了芳烃和氟芳烃取代的苯并菲衍生物(Ar-TP/FAr-TP)，以此探讨F原子的引入以及其数量和位置与液晶行为、光物理性质之间的“结构-性质”关系。这些化合物表现出良好的热稳定性能。在从各向同性液体冷却至中间相的过程中，Ar-TP/FAr-TP的构从叶状缓慢扩散最终表现出线性缺陷柱状相纹理织构。Ar-TP在显微镜下的织构较为分散，而FAr-TP则表现出巨大的光学暗场面积，表明FAr-TP当中因为F原子的引入从而具有更强的静电相互作用有利于分子在垂直方向上紧密堆积，这更有利于其在有机半导体如太阳能电池当中的应用。差示扫描量热表明共轭体系拓展有助于π-π紧密堆积，增强中间相的稳定性并提高清亮点温度。同样，氟化芳烃中的氟芳烃-芳烃相互作用，也有利于中间相分子之间的有效π-π堆积，并扩大介晶范围。当F原子依次引入P-TP时，随着F原子数量的增加，清亮点温度和介晶范围呈上升趋势。然而，并非氟化程度越高，柱状中间相范围更宽，例如5FP-TP和4FBP-TP化合物，F原子接近中心核时，其空间填充加剧了芳香族侧链和苯并菲中心核的扭曲，进而削弱分子的共轭作用导致清亮点温度降低。此外通过小角度X-射线散射最终索引所有化合物的中间相自组装模型均可被归属到有序的六方柱状(Colhex)中间相。
通过紫外-可见吸收光谱与荧光发射光谱研究发现Ar-TP/FAr-TP在溶液中呈现蓝紫色发光，溶液中的绝对荧光量子产率高达45%。荧光发射波长的变化主要由共轭结构的拓展以及氟化引起。其中，F原子作为一个强吸电子基团，显著增强了分子内电荷转移效应，因此在跃迁过程中电子的离域化更大，也会导致发射波长红移。最后，通过密度泛函理论计算(DFT)进一步证实了F原子和共轭体系的变化对分子和电子结构的影响：共轭体系的拓展和F原子数的增加都有利于减少跃迁带隙，这有利于光学和半导体的性能应用，在一定程度上为材料分子的设计提供了一种方法。
文章信息：
Cite this：J. Mol. Liq. 2024, 414, 126218.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732224022773
编辑：陈 洋
审核：赵可清
四川师范大学化学与材料科学学院有机光电功能材料赵可清课题组
