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近日,化學與化工學院趙翠華教授與和中國科學院化學研究所彭謙研究員課題組合作,在有機硼小分子發(fā)光材料方面取得新進展,相關論文發(fā)表在國際化學權威期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上(2,2'-Diamino-6,6'-diboryl-1,1'-binaphthyl: a Versatile Building Block for Temperature-dependent Dual Fluorescence and Switchable Circularly Polarized Luminescence, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4840–4846),并被選為“Frontispiece”進行亮點介紹。
溫敏熒光雙發(fā)射和可轉換的圓偏振發(fā)光(CPL)特性是有機小分子發(fā)光材料研究中兩個非常有應用前景但又非常有挑戰(zhàn)性的性能。為此,趙翠華教授課題組在最近的工作中,設計合成了一類新型的三芳基硼類衍生物,2,2’-二(N,N-二取代)氨基-6,6’-二(二米基硼)-1,1’-聯(lián)萘(圖1),與傳統(tǒng)的具有D-p-A結構的三芳基硼不同,這一結構的1,1’-聯(lián)萘衍生物實質上由通過單鍵相連的兩個獨立的D-p-A單元組成,這一獨特的結構特性連同1,1’-聯(lián)萘的軸手性以及硼取代的電子效應和位阻效應可以賦予整個體系其它手性有機小分子所無法實現(xiàn)的獨特光學性能。研究發(fā)現(xiàn)利用這一骨架,僅僅通過簡單地選擇不同的氨基即可實現(xiàn)溫敏熒光雙發(fā)射和可轉換的CPL特性這兩個非常有挑戰(zhàn)性的性能。當氨基為N,N-二甲氨基(NMe2)時,化合物BNMe2-BNaph在極性溶劑中具有溫敏熒光雙發(fā)射,兩個發(fā)射峰位置差別顯著,而且兩個發(fā)射峰強度的比例隨溫度變化顯著,是一個理想的比率型熒光溫度探針(圖2)。當氨基為大體積的N,N-二苯氨基時,化合物BNPh2-BNaph則在各種溶劑和固體狀態(tài)下都具有非常強的熒光,而且當溶劑由環(huán)己烷轉變?yōu)橐译鏁r,CPL信號不僅位置上發(fā)生大幅度紅移,而且方向發(fā)生了反轉。另外當溶液中加入過量的氟離子時,CPL信號不僅位置藍移,而且強度增加(圖3),不對稱因子glum達到了1.6×10–2,這對于有機小分子而言是非常高的數(shù)值,這是迄今為止第一例同時具備溶劑和氟離子刺激響應CPL特性的有機小分子發(fā)光材料。彭謙研究員對該體系的發(fā)光機理進行了詳盡的理論研究,揭示了低激發(fā)態(tài)和高激發(fā)態(tài)之間的競爭發(fā)射的雙發(fā)射機理,合理解釋了上述實驗現(xiàn)象。該項研究為獲得具有溫敏熒光雙發(fā)射和可轉換的CPL特性的有機小分子發(fā)光材料提供了有效的分子設計方法和可靠的理論依據(jù)。
該項工作第一作者為山東大學2014級碩士生孫作榜,趙翠華教授與彭謙研究員為共同通訊作者,山東大學化學與化工學院為第一通訊單位,該項工作得到了國家自然科學基金委和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項項目的資助。
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