華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊Sci. Adv.：有機長余輝室溫磷光研究新進展
近日，華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心的田禾院士、馬驤教授團隊在純有機室溫磷光研究領域的研究取得了新突破，提出了一種基于引入微量“三線態陷阱”添加組分作為缺陷促進其引起的電荷再結合的機理、通過能級匹配的雙組分摻雜實現高效長余輝室溫磷光的新策略，相關研究成果已在線發表于Science Advances (2021, 7, eabf9668)。
圖1：向有機晶體中摻入微量“添加劑”構建雙組分純有機室溫磷光體系
純有機室溫磷光因其長發光壽命，長發射波長和大Stokes位移而在成像，信息加密防偽和OLED領域有著重要作用，然而，在有機合成過程中往往會產生微量的副產物。研究團隊最近發現無論是實驗室合成還是購買的1-溴苯基咪唑（1BBI）因為含有微量的副產物DMIQI而產生明顯的長余輝室溫磷光，而純的單一組份是沒有室溫磷光的，這不僅提示在有機室溫磷光研究中需要格外注重染料化合物的純度，而且啟發了一種有效的室溫磷光體系的設計策略，即使用微量有機化合物作為“添加劑”摻入到基質中產生因“添加劑”種類不同而壽命色彩各異的室溫磷光，隨后，篩選出七種有機小分子“添加劑”，在添加到1BBI或者無重原子的二咪唑基苯基質中均能產生有效室溫磷光。室溫磷光量子產率最高達74.2%，室溫磷光壽命最長達430ms。分析發現，該雙組分室溫磷光來源于“三線態陷阱”添加組分三線態的輻射發光，而基質材料通過與“添加劑”間的電子轉移產生了電荷分離態進而電子復合促進三線態的生成。研究證明，通過“三線態陷阱”添加組分與基質摻雜構成的雙組份室溫磷光體系不僅簡便高效，而且波長和壽命可由添加組分的種類來調控。
圖2：（A）1BBI的合成及其過程中產生的微量副產物；（B）含有微量副產物DMIQI的1BBI的長余輝室溫磷光現象；（C）實驗室篩選出的七種“添加劑”的結構及室溫磷光顏色
當添加組分本身存在熒光發射，其構成的雙組分體系具備熒光和室溫磷光雙發射現象。由于熒光和磷光的激發過程不同，導致雙發射的波長依賴特性。DMQI和1BBI雙組分體系的藍色熒光和黃色室溫磷光組成，使得其在280nm激發下產生白光發射。雙組分體系在OLED照明領域有著潛在的應用前景。
圖3：雙組分DMQI/11BBI體系的熒光和室溫磷光雙發射白光
該成果已在Science Advances 期刊在線發表，論文第一作者為精細化工研究所博士后丁兵兵，通訊作者為馬驤教授，期間得到了田禾院士的悉心指導。相關研究工作得到了國家自然科學基金委基礎科學中心項目、國際合作重點項目和上海市優秀學術帶頭人等項目資金的支持。
原文鏈接：Bingbing Ding, Liangwei Ma, Zizhao Huang, Xiang Ma*, He Tian, Engendering persistent organic room-temperature phosphorescence by trace ingredient incorporation. Science Advances, 2021, 7, eabf9668.
https://advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf9668
來源：華東理工大學
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