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由pi共轭的有机分子形成的有机单晶因为具有高的热稳定性,高度有序的结构和高的载流子迁移率,近年来在光电器件领域,如光泵浦激光,场效应晶体管(FETs),电致发光器件,光伏电池等,吸引了大量的关注。通常来讲,有机单晶的光电性质,如吸收,发射,载流子迁移率等,不仅受到单个分子结构的影响,更多是受到他们在晶体中的堆积方式的影响。而分子在单晶中的堆积方式会受到非共价的分子间相互作用的强烈影响,如氢键,pi-pi相互作用,C-H222pi相互作用等。因此,要想使得有机晶体具有我们想要的光电性能,理解和控制分子的堆积方式便是一个基本问题。我们获得了一系列分子结构式极其相似的有机材料:9,10-二((4-N,N-二烷基胺)苯乙烯)蒽的衍生物(DSA-C1~DSA-C7),其不同在于末端烷基链取代基的链长的变化。由于这一系列材料的分子结构只有很微小的改变,发色团完全相同,且他们在稀溶液中表现出的光学性质十分相似,因此我们认为他们的单分子的光学性质是一致的,未受到末端烷基链的影响。我们通过溶液法得到此系列化合物的单晶,颜色从橙色改变到红色。我们测量了此系列中各个化合物晶体的发光效率、紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、荧光衰减曲线,发现与溶液相比,晶体的效率更高、光谱红移、衰减时间增大,且各晶体的光学性质也有较大差异。我们对各个晶体进行了光泵浦激光实验,发现DSA-C1单晶和DSA-C7单晶有放大自发射现象。我们利用X射线衍射仪对晶体的结构进行了测量,并解析得到了晶体的具体结构。发现在这一系列晶体中,分子都是单轴取向排列的,跃迁偶极互相平行。这为研究倾斜角和分子间距离对晶体光学性质的影响提供了理想的样本。倾斜角和分子间距直接影响了晶体中分子的聚集模式和发色团间的相互作用,而驱动分子形成不同堆积模式的是不同程度的超分子弱相互作用。通过对DSA-C1~DSA-C7溶液和晶体的紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、荧光衰减曲线的分析,我们发现晶体光谱的移动是由激子偶合和偶极偶合协同作用的结果,激子偶合指的是只在激发态时存在的二聚体(激基缔合物),在基态时这个二聚体是分离的。偶极偶合即不同的聚集模式下分子偶极间的相互作用,常见的有H-聚集和J聚集。通过定量分析晶体中最相邻分子的倾斜角和分子间距,我们定量得到了激子偶合和偶极偶合对晶体相对于单分子的光谱峰值波长移动的贡献。晶体内分子堆积从低发光的H聚集到高发光的J聚集的转变,对晶体的放大自发射行为也产生了巨大的影响。DSA-C1和DSA-C7晶体是这一系列晶体中具有放大自发射的两个晶体,他们都是J-型聚集,其中DSA-C7晶体具有59.5kW/cm2的低阈值,暗示了其在激光应用中的潜力。我们的这些发现,特别是激子偶合和偶极偶合的协同效应对晶体光谱移动的作用,有助于增进人们对于晶体的结构-性质关系的进一步的理解;这一系列晶体材料的高发光效率以及个别材料优良的放大自发射性质暗示了其在发光领域的应用潜力。