朱亮亮課題組通過(guò)螺旋自組裝實(shí)現(xiàn)單分子層面的熒光-磷光轉(zhuǎn)換
有機(jī)室溫磷光材料已經(jīng)在時(shí)間分辨成像以及高效的傳感、照明、顯示等應(yīng)用方面突顯著重要價(jià)值。有機(jī)室溫磷光材料的獲得通常需要依賴(lài)金屬絡(luò)合或者重原子效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)系間穿越能力以獲得相對(duì)高效的磷光發(fā)射。對(duì)于同一個(gè)有機(jī)分子，確切地說(shuō)是對(duì)于同一個(gè)有機(jī)發(fā)色團(tuán)來(lái)講，由于電子輻射躍遷能級(jí)的不同，磷光和熒光往往能夠覆蓋不同的波長(zhǎng)區(qū)域，造成不同情況的色彩應(yīng)用。然而，在單一分子中實(shí)現(xiàn)熒光和磷光之間的有效轉(zhuǎn)換卻依然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
從化學(xué)的角度創(chuàng)建具有“宏觀手性”的材料，則可以利用小分子或者高分子單體作為基元結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊的自組裝形成納米級(jí)別或以上的螺旋有序體系。螺旋自組裝是一種特殊的斜切堆疊構(gòu)型，對(duì)于調(diào)節(jié)π-體系的電子的離域性會(huì)起到獨(dú)到的作用；它還能夠帶來(lái)良好的多尺度有序性，對(duì)于改變分子的電子、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量具有獨(dú)特的邏輯規(guī)律；并且，螺旋自組裝體系的長(zhǎng)徑比可控多樣，這類(lèi)自組裝容易從納米級(jí)放大到微米級(jí)甚至更大尺度，對(duì)于體系蘊(yùn)藏的功能也會(huì)有放大效應(yīng)。
朱亮亮課題組和上海交通大學(xué)的合作者利用多硫辛酸修飾的手性六硫苯分子誘導(dǎo)的螺旋自組裝來(lái)調(diào)節(jié)化合物的熒光和磷光發(fā)射轉(zhuǎn)換。某些六硫苯具有較好的系間穿越行為從而表現(xiàn)出良好的室溫磷光特性。本工作通過(guò)構(gòu)建螺旋自組裝引入分子振動(dòng)受限效應(yīng)，使得分子的平面局域激發(fā)態(tài)和π-π＊激發(fā)態(tài)不連續(xù)，也同時(shí)增大了單-三線態(tài)能差，這些因素使得六硫苯原先的系間穿越行為受到了抑制從而改變了發(fā)光渠道（從磷光轉(zhuǎn)換成熒光）。而螺旋自組裝的解離又能使磷光發(fā)射重新得以恢復(fù)。另外，基于相似可控自組裝原理，該體系在固體狀態(tài)也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械力誘導(dǎo)的磷光-熒光開(kāi)關(guān)功能。這些研究對(duì)設(shè)計(jì)精妙可控的發(fā)光材料具有一定指導(dǎo)意義。
朱亮亮課題組從事單一體系的多渠道發(fā)光應(yīng)用基礎(chǔ)研究，致力于運(yùn)用超分子組裝和原位刺激響應(yīng)調(diào)控體系的光物理行為以實(shí)現(xiàn)前端的智能材料應(yīng)用。論文第一作者吳宏偉系上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生，長(zhǎng)期以來(lái)在朱亮亮課題組聯(lián)合培養(yǎng)。相關(guān)論文在國(guó)際權(quán)威化學(xué)期刊J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表，詳見(jiàn)DOI: 10.1021/jacs.6b10550, online 27 Dec 2016 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b10550)。
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