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（通訊員：謝育?。┙?，化學與材料領(lǐng)域頂級期刊Advanced Materials（《先進材料》，IF=18.96）發(fā)表了武漢大學化學與分子科學學院李振教授課題組的最新研究成果：有機分子的排列方式對其室溫磷光性質(zhì)的影響。研究論文題為“How the Molecular Packing Affects the Room Temperature Phosphorescence in Pure Organic Compounds: Ingenious Molecular Design, Detailed Crystal Analysis, and Rational Theoretical Calculations”，文章的第一作者是博士研究生謝育俊，通訊作者是李振教授。

磷光是一種長壽命的發(fā)光現(xiàn)象，室溫磷光通?？梢栽跓o機化合物中觀察到（如夜明珠）。傳統(tǒng)觀念認為對有機化合物而言，磷光只能在低溫下獲得。這是由于：一方面，在有機化合物中激子處于高度的局域化，并且非常容易復合，對于磷光這種長壽命過程非常不利；另一方面，磷光的產(chǎn)生需要克服分子本身的自旋禁阻與無輻射躍遷的限制。然而，近幾年的研究表明可以通過在有機分子中引入醛基、羰基、鹵原子等增強自旋軌道耦合效應，或者采用結(jié)晶、剛性基質(zhì)、氘取代等方法抑制無輻射躍遷，得到壽命可達秒級的室溫磷光。但是對于固態(tài)下分子的堆積方式對其磷光的影響仍然缺少清晰的認識。

對此，武漢大學李振團隊設(shè)計了三個在溶液中光譜性質(zhì)很相似，但固態(tài)表現(xiàn)出完全不同發(fā)光性能的化合物。由于羰基和咔唑這兩個都擁有較強的自旋軌道耦合效應基團的引入，三個分子都具有室溫磷光性質(zhì)。通過對晶體中分子的堆積方式的研究，結(jié)果表明面對面的排列方式有利于增強磷光的壽命和發(fā)光強度。在三個化合物中，CPM分子面對面的堆積程度最大，其磷光壽命達到了748ms，光致發(fā)光量子效率達到3.17%；而CMPM晶體中分子面對面堆積程度更弱，磷光壽命減小到340ms，發(fā)光效率降到1.98%；對于CMOPM，晶體中完全沒有觀察到分子面對面的堆積，其磷光壽命最短（114ms），發(fā)光效率也最小（0.51%）。理論計算結(jié)果表明分子面對面的堆積有利于減小單線態(tài)激發(fā)態(tài)（S₁）能量，并且能促進聚集體的共軛作用。較好的面對面堆積能增強分子之間的電子耦合作用，從而使三線態(tài)激子得到穩(wěn)定，導致磷光增強。當CMPM和CMOPM晶體中面對面堆積作用減弱時，室溫磷光的壽命和發(fā)光效率都相應減弱。

進一步研究發(fā)現(xiàn)CPM還具有另一種晶體CPM-A，兩個晶體非常相似，其晶胞參數(shù)基本相同，唯一的區(qū)別在于CPM-A晶體中分子的堆積更加松散。對兩個晶體的XRD和固態(tài)¹³C核磁測試確認這兩個晶體具有不同的結(jié)構(gòu)。CPM-A晶體的室溫磷光相比CPM極弱，更加確認了緊密的分子堆積對室溫磷光極為重要。該研究工作得到了國家自然科學基金杰出青年基金和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃的資助。

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文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606829/abstract。