純有機室溫磷光材料具有長壽命、低毒性和易加工等優(yōu)點,有望在光電和生化材料上廣泛應用。華東理工大學田禾院士、馬驤教授科研團隊在該研究領域取得了突破性進展，《美國化學會志》近日以“Amorphous Metal-Free Room-Temperature Phosphorescent Small Molecules with Multicolor Photoluminescence via a Host-Guest and Dual-Emission Strategy”為題，在線報道了該團隊在純有機室溫磷光材料領域的研究工作（J. Am. Chem. Soc. 2018，DOI: 10.1021/jacs.7b12800，原文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b12800）。
傳統(tǒng)的室溫磷光材料大多為含貴金屬元素的無機或者金屬有機配合物，價格昂貴且毒性較大，因此急需發(fā)展制備純有機室溫磷光材料來替代。鑒于有機分子的激發(fā)三線態(tài)能量很容易通過熱力學振動與碰撞過程或暴露接觸到猝滅因子如氧氣而失活，因而純有機材料很難產(chǎn)生高效的室溫磷光發(fā)射。目前有機室溫磷光體系的構(gòu)建大多是基于高度有序的晶格或剛性基質(zhì)包埋材料，其制備過程不便且不易重復，限制了該類材料的發(fā)展。該研究工作中，研究團隊通過將有機重原子磷光染料基團修飾到β-環(huán)糊精上，非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發(fā)射的無定型態(tài)有機小分子化合物。這類無定形固態(tài)的環(huán)糊精衍生物間的氫鍵環(huán)境既能固定磷光團來抑制其非輻射弛豫，也能將磷光團與外界猝滅物質(zhì)相隔離，從而確保分子能實現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時，由于環(huán)糊精自身擁有能夠選擇性地包結(jié)芳香化合物的較大疏水空腔，他們還選擇利用其中一個環(huán)糊精主體衍生物與熒光客體分子利用主客體作用在水中進行預組裝來共建超分子體系，制備出具有磷光-熒光共發(fā)射且多色發(fā)光（包括白光發(fā)射）可調(diào)控性質(zhì)的包合物材料。該研究成果首次報道了純有機小分子無定型態(tài)室溫磷光材料，制備方法新穎、簡單且通用，受到了期刊編輯和審稿人的高度評價（Top 5%），并被選為期刊封面報道。
論文共同第一作者分別為博士生李登峰和碩士生魯菲菲，曹宵鳴博士為論文中的理論模擬提供了支持，馬驤教授為通訊作者，并得到了田禾院士的悉心指導。近年來，國家優(yōu)秀青年基金獲得者馬驤教授在基于有機功能染料的可調(diào)控多色發(fā)光（包括熒光和室溫磷光）材料領域取得了系列重要進展：設計合成了具有可調(diào)控多色熒光發(fā)射且具有多重刺激響應的分子機器（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13541）；報道了酸堿驅(qū)動并具有室溫磷光發(fā)射功能的[2]輪烷分子機器（Chem. Sci. 2016, 7, 4582），構(gòu)建了具有高效室溫磷光發(fā)射的純有機聚合物材料（Adv. Opt. Mater. 2016, 4, 139；Ind. Eng. Chem. Res., 2017, 56, 3123）等。
該研究成果由田禾院士領銜的國家自然科學基金基礎科學中心項目，以及基金委創(chuàng)新研究群體項目和優(yōu)秀青年基金項目共同資助完成。