题目：联苯乙烯类蓝光材料的理论研究及结构设计

 
有机薄膜电致发光是新一代的平板显示器件，呈现出诱人的应用前景，是目前电致发光和平板显示领域中的研究热点。在各种蓝光材料中, 联苯乙烯(distyrylarylenes，简称DSA) 衍生物被认为是一类较好的蓝色发光材料。2007年Jeon等合成了一种新型的联苯乙烯类化合物(A)，它作为一种掺杂剂在发光层中，器件得到了高纯度的蓝光。为了从理论上对化合物A的发光性质予以解释，并设计合成性质更加优良的蓝光材料，因此有必要对化合物A及取代衍生物、类似物的电子结构及光谱性质进行研究。基于这种目的，本文以化合物(A)为母体，首先设计了氟(-F)及三氟甲基(-CF3)取代的9种衍生物，然后通过改变主链联苯又设计了7种联苯乙烯的类似物。运用量子化学从头算 HF和密度泛函理论B3LYP方法对化合物A及上述16种模型化合物进行了系统的理论计算研究。在HF优化构型的基础上采用单激发组态相互作用方法(CIS)进行激发态构型的几何优化，在基态和激发态构型优化的基础上采用含时密度泛函方法(TD-DFT)分别计算它们的吸收和发射光谱，深入探讨了化合物A及其9种-F及-CF3取代衍生物的取代基位置与轨道能量和光谱性质的关系。发现取代位置不同及取代基数目或种类不同，前线分子轨道能量的变化不同。对化合物A的7种类似物几何结构与轨道能量及光谱性质进行了深入的探讨，发现中间共轭环发生变化，影响其轨道能量和光谱性质发生变化。具体研究内容及详细结论如下：
首先，对化合物A及其9种取代衍生物的电子结构和光谱性质进行了研究，得到以下结论：
(1) 化合物A及取代衍生物在465-474 nm蓝光区域均有一很强的主发射峰，其强度远远大于372-387 nm范围的次发射峰，这是化合物A具有高纯度发射光谱的原因之一。
(2) 主链苯环上的四个-F和四个-CF3取代(B1和B2)发射光谱相对于二氟取发生蓝移，既是主链苯环又是端基芳胺基苯环的全氟取代(D2)的发射光谱相对于二氟取代(D)则发生红移。
(3) 主链苯环上的取代(B、B1、B2、C、D、D1和D2)可有效降低化合物LUMO能级，其中全-F和全-CF3取代(B1、D1、B2和D2)相对于二氟取代(B和D)降低更明显, 提高电子注入能力，增强发光效率。
(4) 芳胺基苯环上的取代(D、D1、D2和E)使得HOMO能级降低，电离势增加，其中芳胺基苯环上的全-F和全-CF3全取代(D1和D2)HOMO能级降低更明显，电离势增加更多，有利于抑制空穴越过发光层向电子传输层输运，减少界面处激基复合物的形成，提高发光效率。
(5) 既是主链苯环上取代，也是芳胺基苯环上取代衍生物(D、D1和D2)更有利于电子-空穴注入的平衡，提高器件的发光效率与纯度，可能具有更加优良的发光性质。
其次，对化合物A的7种类似物的电子结构与光谱性质进行了研究，得到以下结论：
(6) 化合物(G1-G4和H2-H4)的HOMO均改变，当主链为二吡咯、二噻吩和二呋喃（H2-H4）时HOMO能级明显升高，且能量变化次序为H2>H4>H3，有利于空穴的传输。
(7) 化合物主链为芴、咔唑、硫芴和氧芴(G1-G4)时的吸收光谱发生蓝移，而发射光谱发生红移，且在(440-490 nm)蓝光范围内，说明改变主链后(G1-G4)的斯托克斯位移增大，提高了化合物的荧光性能，主链变为二吡咯、二噻吩和二呋喃(H2-H4)时，发射光谱发生红移。因此，改变主链联苯可以改变载流子的传输性能及光谱性质。