2023年11月16日，华东理工大学的赵伟军/朱为宏教授团队，在Angew. Chem.期刊上发表一篇题为“Efficient Visible-Light-Activated Ultra-Long Room-Temperature Phosphorescence Triggered by Multi-Esterification”的研究成果。
有机非晶态超长寿命室温磷光（UL-RTP）材料具有优异的可加工性，在柔性显示、防伪和生物成像等领域具有广泛的应用前景。然而，现已发展的绝大多数UL-RTP体系只能被具有强伤害性的紫外光激活，这很大程度上会限制它们的实际应用。传统RTP分子设计策略中引入强电子供体-受体或重金属原子效应可以实现磷光的激发红移，但这会导致磷光效率的减少或磷光寿命的降低。由于缺乏有效的设计策略，开发具有可见光激活的高效率UL-RTP分子仍然是一个巨大的挑战。
该研究报道了一种具有普适性的理性多酯化有机磷光分子设计策略：对刚性平面磷光核心（例如，以结构独特的晕苯为构建单元）进行多酯化改建，引发磷光分子光物理过程中单线态与三线态跃迁偶极矩大幅提升, 从而实现一系列可见光激活型的高效率UL-RTP薄膜材料（蓝光激发下，寿命长达2.01秒，效率高达35.4%）。基于超高性能的UL_RTP薄膜材料，该工作还开拓了其在延时白光照明及余辉加密技术中的应用。该研究为设计高性能UL-RTP分子的设计提供了新途径和理论基础。
文章的第一作者是华东理工大学的博士研究生俞佳鸿。本工作也得到南京工业大学马会利副教授理论计算指导。
图 1，可见光激活UL-RTP的分子设计策略。
通过实验和理论计算研究，该工作系统地揭示了多酯化策略在UL-RTP的产生与辐射跃迁光物理过程中起到一个“一石四鸟”的作用（图 1）：（i） 大幅增强低能级单线态的跃迁偶极矩，诱导激发光红移；（ii） 引入孤对电子，促进系间穿越过程；（iii）增加跃迁偶极矩，加速长寿命三线态激子辐射跃迁；（iv） 取代磷光中心高频振动氢原子，减弱三线态激子非辐射跃迁。
图2. UL-RTP分子的光物理过程调控。
其中最为关键的光物理过程调控机制是：与通过增强自旋轨道耦合或缩小单/三线态能隙来提高磷光效率的典型机制不同(Nat. Rev. Mater. 2020, 5, 869-885)，该多酯化策略大幅提升了低能级单线态的跃迁偶极矩，从而有效提升最低三线态的跃迁偶极矩，最终实现可见光激活与高效率长余辉型磷光特性（图2）。该策略在设计可见光激活型UL-RTP分子方面具有广泛适用性，简单而有效。
图 3. 高效率UL-RTP薄膜应用：白光LED（上图）和余辉加密（下图）。
基于薄膜材料高亮度的荧光/磷光双重发射特性，成功制备了单组分延时白光LED（图3）；同时，基于该UL-RTP分子在手机灯光、甚至普通室内灯光即可激活余辉的优异性能，成功开发了一种便捷型手机手电筒激活的余辉加密技术。该工作所设计的高性能UL-RTP分子，有望在更多应用中“大展拳脚”。
该研究成果得到了国家自然科学基金、上海市浦江计划、上海市自然科学基金、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心等资金支持。
仪器推荐
爱丁堡FLS1000稳态瞬态荧光光谱仪
华东理工大学的赵伟军/朱为宏教授团队报道了一种具有普适性的理性多酯化有机磷光分子设计策略。文中利用在爱丁堡FLS1000完成稳态，瞬态，延迟光谱以及量子效率的测试，从而通过实验与理论结合给出光物理过程调控机制。爱丁堡仪器为RTP材料可涵盖基本的光物理学表征，为材料的发光机制提供事实依据。
天美分析更多资讯
首页
