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Angew. Chem. :基于空間相互作用構筑具有近紅外簇發光的酚醛樹脂2023-08-21
傳統有機染料依靠價鍵共軛理論進行結構優化和性能調控,在各個領域得到了廣泛的應用。目前,越來越多的非價鍵共軛有機材料在聚集時展現出的反常光物理行為(簇發光)和獨特的發光機制,受到了廣泛的關注。開發新的非共軛有機簇發光材料體系,探究結構與性能關系,解決簇發光材料發光波長短和效率低的難題,是目前簇發光材料研究的熱點與前沿。

近日,浙江大學張浩可副研究員、張興宏教授與唐本忠院士團隊,設計開發了一種新型非共軛有機簇發光材料體系——酚醛樹脂,利用廉價易得的原料和簡便的合成步驟通過調控空間相互作用實現了非共軛酚醛樹脂的近紅外簇發光。

 

 

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在該工作中,基于該研究團隊在三芳基甲烷簇發光機理探究與性能調控的研究基礎,以最簡單的酚醛樹脂為起始結構,采用增加空間相互作用基元和引入推拉電子效應的兩種策略成功實現了對酚醛體系簇發光性能的調控。

苯酚甲醛樹脂 (Phenol-Formaldehyde resin, PF)自身的空間相互作用較弱,只能在高濃度時發出微弱的藍光,通過增加新的空間相互作用基元或引入供電子基團,成功增強了酚醛樹脂的空間相互作用并得到了更紅更亮的簇發光;通過結合兩種手段并進一步增強空間相互作用基元的電子密度,獲得了發射波長在800nm以上的近紅外發射簇發光,并且最高熒光量子效率可達47%;利用推拉電子效應構建的酚醛樹脂成功實現600nm以上的紅光發射。

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通過實驗分析和理論計算,總結了酚醛體系的發光機制,即通過聚合縮短基團間距離并提供適度的剛性產生穩定的空間相互作用。同時存在的三種發射機制為,孤立基元的價鍵共軛發射,相鄰基元之間的空間共軛局域態發射與供吸電子基元之間的空間電荷轉移態發射。

該工作從常見的工程塑料酚醛樹脂出發,通過有效的調控策略成功增強了酚醛體系的空間相互作用,實現了從深藍光到近紅外區的簇發光。非共軛酚醛樹脂近紅外簇發光的實現不僅賦予了酚醛體系作為新型有機發光材料的巨大實用價值,而且在簇發光的光物理機制研究上有重要的理論價值。

文信息

NIR Clusteroluminescence of Non-conjugated Phenolic Resins Enabled by Through-Space Interactions

Z Zhang, J Zhang, Z Xiong, B Chu, C Zhang, JZ Sun, H Zhang*, XH Zhang*, BZ Tang*

文章的第一作者為浙江大學高分子系張子騰(博士研究生)和香港科技大學化學系張鑒予(博士后)

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202306762

 

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