鄭佑軒課題組在超長白光有機長余輝材料方面取得重要成果
近日，Angew. Chem. Int. Ed.在線發(fā)表了我院鄭佑軒課題組在超長白光有機長余輝材料方面的重要研究成果“Two-Photon Ionization Induced Stable White Organic Long Persistent Luminescence” (2021, 10.1002/anie.202106472)。
長余輝是指材料在移除外界激發(fā)后仍能保持發(fā)光一段時間的現(xiàn)象，在生物成像、應(yīng)急指示和工藝品方面有不錯的應(yīng)用價值。相比無機長余輝材料，有機長余輝材料具有結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活多樣、發(fā)光顏色易調(diào)節(jié)、容易制備柔性透明薄膜等優(yōu)點，近幾年備受研究者關(guān)注。
但目前大多數(shù)有機長余輝材料的余輝持續(xù)時間較短，一般在數(shù)秒到數(shù)十秒?yún)^(qū)間，實現(xiàn)小時級別的余輝壽命對有機材料是一個巨大的挑戰(zhàn)。鄭佑軒課題組曾在2019年報道了首例基于環(huán)仿衍生物的有機長余輝材料，在室溫條件下，移除外部激發(fā)光源，材料本身可以持續(xù)發(fā)光數(shù)秒(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17220-17225)。能夠?qū)崿F(xiàn)小時級別余輝壽命的相關(guān)報道較少，且多采用微量復合物摻雜的方式。這類體系為實現(xiàn)白光余輝需要在復合物的基礎(chǔ)上繼續(xù)引入兩個額外的熒光小分子，體系復雜且對熒光小分子有較高的要求。除了復合物摻雜外，另外一種可以實現(xiàn)有機長余輝的方式是通過雙光子電離將處于激發(fā)態(tài)的分子繼續(xù)激發(fā)至電離態(tài)，從而產(chǎn)生電荷分離中間體。目前對雙光子電離機制的研究較為匱乏，且在過去的研究中需要采用78 K的低溫以及極高的功率才能夠成功引發(fā)。但在雙光子電離過程中，余輝會同時包含來自客體分子的單線態(tài)和三線態(tài)激發(fā)態(tài)的貢獻，因此這一機制理論上是實現(xiàn)白光余輝最直接和最理想的途徑。
近日，鄭佑軒課題組報道了一系列基于簡單的二元體系，利用雙光子電離機制在室溫條件下即可實現(xiàn)超長有機白光余輝的材料。幾組有機薄膜在摻雜到三苯基膦中表現(xiàn)出明顯的室溫磷光性質(zhì)；而將客體分子摻雜到DBTSPO主體中，薄膜在移除激發(fā)光源后余輝均可以持續(xù)20分鐘以上，最長可以持續(xù)約40分鐘。?
根據(jù)客體分子的不同，薄膜余輝的CIE坐標分別為(0.19, 0.22)、(0.31, 0.35)、(0.33, 0.33)和(0.31, 0.46)，分別對應(yīng)于天藍光、標準白光、標準白光和暖白光。對客體分子的單線態(tài)、三線態(tài)激發(fā)態(tài)分析以及SOC過程分析發(fā)現(xiàn)，客體分子本身的光物理性質(zhì)對余輝的發(fā)光性質(zhì)起到了決定作用。因此這類體系可以直接通過客體分子的篩選簡單高效的實現(xiàn)余輝性質(zhì)的預(yù)測和調(diào)節(jié)。
博士生梁嘯為第一作者，鄭佑軒為通訊作者。特別感謝左景林教授對該工作的幫助和支持，以及國家自然科學基金(51773088, 21975119)的資助。
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