圆偏振有机室温磷光材料

摘要:近些年,通过合理的分子设计将手性基团与室温磷光材料相结合,构建了一系列具有圆偏振发光性质的有机室温磷光材料。圆偏振有机室温磷光(Circularly polarized room temperature phosphorescence,CPRTP)材料的发光原理与有机室温磷光材料的发光过程保持一致,同时伴随着圆偏振发光性质。这类材料不仅保留了圆偏振发光中能量损耗低的优势,还极大地拓展了有机室温磷光材料在防伪加密、余辉显示等领域的应用。本文从CPRTP材料的发光机理及分子策略出发,依据CPRTP材料构筑方法的不同,概括了其结构设计策略,系统综述了各种类型的CPRTP材料的分子结构和光电性能的关系,最后探讨了CPRTP材料目前存在的问题,并展望了其未来的发展前景及挑战。

共价有机框架作为质子导体的研究进展

摘要:共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)凭借其结构可设计性、高比表面积和优异的化学稳定性, 近年来在质子导体领域引起广泛关注. 本综述概述了COFs 在本征与非本征质子源体系中的质子传输机制、材料设计策略及相关研究进展, 阐明了Grotthuss 机制与Vehicle 机制的定义和判定标准. 将电化学阻抗谱、固体核磁、红外光谱等实验手段与密度泛函理论、分子动力学和从头算分子动力学模拟结合, 解析了COFs 的微观质子传输机制及其与结构的构效关系. 最后, 本综述分析了COF 质子导体在能源领域的应用前景, 并简要探讨了其结构设计、实验表征和理论模拟的发展方向.

有机太阳能电池的发展、应用及展望

摘要: 有机太阳能电池是新型第三代太阳能电池技术,具有成本低、质量轻、可折叠等优点,近年来成为了研究热点。本文从发展历史、工作原理、器件结构、材料与加工技术、产业化现状以及前景展望等方面对有机太阳能电池技术进行简要介绍,期待能给爱好者、同行、投资者和决策者提供有益的信息和帮助。

手性有机硒化合物的催化不对称合成研究进展

摘要:手性有机硒化合物在合成化学、材料科学、医药和农药等领域具有广泛的应用, 在不对称催化领域还可以用作手性配体或有机小分子催化剂. 因此, 手性有机硒化合物的不对称合成受到化学家们的重视. 利用含硒试剂与相应底物的催化不对称C—Se 偶联反应是合成有机硒化合物最直接且最有效的策略之一. 此综述着重介绍了利用该策略构建手性有机硒化合物的研究进展. 根据不同的硒源类型, 将反应分为亲电有机硒试剂与亲核底物的不对称偶联反应和亲核有机硒试剂与亲电底物的不对称偶联反应两类. 另外, 对一些代表性反应的机理和底物适用范围做了简要介绍.

基于物理信息深度学习的高分子流变学研究:挑战、方法与应用

摘要:高分子流变学旨在理解材料从微观到宏观的流动与变形特性,但传统建模方法在处理复杂非线性、多尺度模拟及数据解析方面长期面临挑战. 物理信息深度学习(PIDL)通过将流变学物理定律嵌入深度神经网络,减少对大量数据的依赖,提高模型泛化能力和物理合理性,为解决高分子流变学面临的挑战提供新的途径. 通过探讨PIDL 的基本原理,包括其模型架构、物理信息损失函数设计(如MSE、MAE及稀疏/残差损失)和损失函数优化方法(如梯度下降、自适应权重调整),并分析PIDL 在高分子流变学中的具体应用,涵盖了概率模型、生成式模型、神经算子、图神经网络和强化学习等多种模型架构,展示其在参数优化、流变特性预测、逆问题求解及数字孪生集成等方面的潜力. 尽管PIDL 展现出显著优势,但仍面临数据获取成本高、模型可解释性弱、多尺度求解精度不足及鲁棒性等问题. 未来发展方向包括利用多保真技术、物理信息增强数据、优化算法、结合数字孪生、推断因果关系以及应用元学习和可解释人工智能(XAI)来提升模型性能和实用性.

双金属有机骨架的制备及其吸附水体污染物的研究进展

摘要:近年来,随着农业化、工业化和城市化进程的推进,各行业排放的农药、兽药、重金属离子和染料等水体污染物对生态环境和人类的生产生活带来了巨大的危害,因此采取绿色且高效的方法去除污染物具有重要意义。金属-有机骨架(Metal-organic framework,MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的多孔结晶材料,具有可调节孔径和大比表面积等优势,在各个领域具有广泛的应用。然而,单金属MOFs虽性能优异,但孔隙小,活性位点少,而引入第2种金属离子形成的双金属MOFs材料具有孔道丰富、比表面积大、结构可调和丰富的活性位点等优点,广泛应用于催化、储存、载药和运输等领域。增加的吸附位点和增强的协同效应,使得双金属有机骨架材料在吸附领域有着潜在的应用前景。该综述对近8年双金属MOFs最新研究进展进行了总结,讨论了双金属MOFs在合成和应用方面所面临的挑战,并对它们的进一步发展前景进行了展望,为双金属MOFs的制备和污染物吸附应用提供参考。

功能高分子材料的研究进展

摘要:功能高分子材料是一类具有催化性、导电性、光敏性、生物活性等特殊功能的高分子材料,对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存的作用。功能高分子材料具有质量轻、种类多样、专用性强等特点,广泛应用于机械、信息技术、生物医学等多个领域。功能高分子材料的发展非常迅速,为满足各领域对新技术发展的需要,功能高分子材料逐渐往多功能化方向发展,比如电磁材料、光热材料等相继出现。而随着智能高分子的出现,功能高分子材料也逐渐向着智能化发展,比如自修复功能高分子材料、形状记忆材料等。本文综述了近年来功能高分子材料的研究进展,重点介绍了反应型功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、生物医用功能高分子材料、环境降解高分子材料、形状记忆高分子材料及智能高分子水凝胶这几类功能高分子材料,并对其应用做了简要阐述。目前功能高分子材料更多的是仅有光电等传统功能或形状记忆等特殊功能,相信兼有传统功能和特殊功能的功能高分子材料将是未来材料的发展方向。

金属有机框架材料在吸附分离领域的研究进展

摘要:纳米多孔材料由于具有显著的纳米尺度空间效应,在吸附以及膜分离领域中受到了极大的关注。作为无机多孔材料的延伸,金属有机框架材料(metal organic frmework,MOF),由于其较大的比表面积、较高的孔隙率和孔结构可调的特点被广泛地应用于气相储存分离、液相的吸附分离和催化反应等各个领域。本文对MOF的种类进行了分类,并对MOF材料的合成方法和粒径调控机理进行了比较,其中,重点介绍了溶剂热合成法的优点。同时,系统地总结了MOF材料在吸附分离研究中存在的问题和局限,并对先进的基于MOF材料的复合膜制备技术进行了展望;总结了MOF在气体储存分离、液体吸附分离以及膜分离方面的应用。最后,针对复合膜的制备提出了通过改变MOF合成方式改善MOF材料与有机膜相容性的思路。

咔唑及其衍生物在蓝光OLED中的应用

摘要:咔唑及其衍生物因其特有的电学性能、电化学性能和光物理性能而被广泛研究。由于这类材料不仅可以作为良好的空穴传输材料,而且在咔唑化合物的不同位置引入电子传输修饰基团,可以使得电子和空穴更加易于注入,并且可以很好地调节两者的平衡,因此,咔唑及其衍生物被认为是一类重要的蓝光荧光材料。咔唑及其衍生物不仅可以以小分子形式应用到蓝光荧光材料、蓝光磷光材料和热致延迟荧光材料,同样可以以高分子形式应用到蓝光荧光材料中。近年来,关于咔唑及其衍生物发光材料的合成及应用成为蓝光OLED研究的热点。本文综述了近年来国内外小分子咔唑及其衍生物作为蓝光有机电致发光主体材料的研究状况,对其分子结构设计光、电子轨道结构、物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等方面作了详细归纳比较,同时归纳了含咔唑结构的聚合物蓝光有机电致发光材料的研究进展,最后展望了咔唑基蓝光有机电致发光主体材料的发展前景和趋势。从光电转换效率及价格方面来说,热致延迟荧光材料和聚合物(含咔唑类基团) 发光材料是最具有前景的蓝光OLED材料。

新型功能性低维金属有机磁体的第一性原理设计

摘要:低维磁性材料能够同时利用电子的自旋和电荷自由度进行信息的存储、处理和传递, 在下一代高速信息技术中展现出重要应用前景. 然而, 低维磁性材料发展面临着实验合成和表征困难、居里温度低、功能单一等问题. 针对这一现状, 通过第一性原理计算方法对低维磁性材料进行性能定制是解决上述问题的重要途径之一. 在此背景下, 金属有机配位体系凭借其独特的结构可设计性受到广泛的关注, 其丰富的过渡金属中心和多样化的有机配体库为低维磁性材料设计提供了广阔空间. 其中, 可精确调控的配位化学环境能有效地调制金属/配体的电荷态和自旋态, 从而诱导产生自旋极化. 而且, 金属和配体之间为配位键, 轨道耦合形式多样且可调, 为实现高居里温度、多样的磁相互作用提供了理想平台. 此外, 有机配体方便进行化学修饰和构象调控, 有利于实现磁性相变体系和多功能集成的自旋电子器件.为此, 系统总结了低维磁性金属有机材料第一性原理设计的最新研究进展, 重点阐述了金属有机体系实现特定功能性磁体的几个关键设计策略, 包括: 室温稳定亚铁磁体的构筑方法、磁性相变的化学调控策略、多铁磁体设计方法、具有显著Rashba效应的金属有机材料设计方案、双极磁性分子的设计原理、新型交变磁体的创制途径, 以及电场调控磁性的微观机制等. 最后, 探讨了结合机器学习方法实现具有高磁晶各向异性能的低维金属有机磁体的研究进展. 通过系统总结金属有机体系在低维磁性材料设计中的独特优势与现存挑战, 该展望期待能为后续相关研究提供前瞻性的理论指导与技术路线.