華東理工大學田禾院士和馬驤教授團隊Angew:有機室溫磷光材料通用設計策略研究的重要進展


近日,華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心的田禾院士和馬驤教授團隊設計了一種利用離子型聚合物外部重原子效應和剛性離子鍵網絡的摻雜純有機室溫磷光(RTP)體系,構建了能直接從傳統(tǒng)熒光染料出發(fā),不經化學修飾設計磷光材料的普適策略。該成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”為題,發(fā)表于國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。

室溫磷光(RTP)是一種不同于熒光的發(fā)光現(xiàn)象,在防偽材料、分子開關和生物成像等領域有著廣泛的應用并得到了廣泛關注。與傳統(tǒng)的無機或金屬-有機磷光體系相比,純有機RTP材料具有毒性低、成本低和可加工性好等優(yōu)勢。純有機RTP材料可以通過結晶誘導磷光機制獲得。近年來通過共聚等策略實現(xiàn)的無定形RTP材料在一定程度上避免了晶態(tài)材料需要嚴格生長條件和重復加工方面的缺陷。然而,上述種種方法大部分都需要精巧的分子設計和復雜的合成手段。有機發(fā)光材料領域迫切需要直接從現(xiàn)有的熒光染料出發(fā)、無需任何化學修飾來設計純有機磷光材料的構建策略。


華東理工大學田禾院士和馬驤教授團隊Angew:有機室溫磷光材料通用設計策略研究的重要進展的圖1


該策略利用了一種具有外部重原子效應和剛性網絡的離子型聚合物基質(PAB),構建了一種新型的摻雜RTP體系。PAB具有溴離子,可以在摻入其中的染料受激發(fā)后通過外部重原子效應促進其系間竄越(ISC)過程,從而誘導其激發(fā)三重態(tài)的產生。與此同時,溴陰離子還與聚合物主鏈上的季胺陽離子形成了剛性的離子鍵網絡,從而抑制了磷光體的非輻射躍遷過程。也就是說,染料激發(fā)三重態(tài)的產生和穩(wěn)定都通過同一個聚合物基質實現(xiàn)了,從而誘導了其RTP。同時,本文也證明了這些摻雜材料均處于無定形態(tài),這保證了所得材料的可加工性。本工作不僅為化學和材料科學工作者提供了一種設計磷光材料的便捷手段,也提供了研究三重態(tài)的一個有力工具。


本研究的通訊作者為馬驤教授,第一作者為本科生嚴子昂(現(xiàn)已被錄取為華理直博生,師從田禾院士),該研究工作得到了田禾院士的悉心指導。研究成果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、優(yōu)青項目和上海市優(yōu)秀學術帶頭人等項目資金的支持。


原文鏈接:

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108025


來源:華東理工大學

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