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Angew. Chem. :多酯化策略誘導可見光激活型高效率長壽命室溫磷光2024-01-21
有機非晶態超長壽命室溫磷光(UL-RTP)材料具有優異可加工性,在柔性顯示、防偽和生物成像等方面具有誘人應用前景。?然而,現已發展的絕大多數 UL-RTP 體系只能由傷害性強的紫外光激活,這很大程度上限制了它們的實際應用。

傳統RTP分子設計策略中引入強電子供體-受體或重金屬原子效應可以實現磷光的激發紅移,但這也會導致微弱或壽命極短的磷光。由于缺乏有效的分子設計策略,使得開發具有可見光激活的高效率UL-RTP材料仍然是一個巨大的挑戰。

近日,華東理工大學的趙偉軍/朱為宏教授團隊,報道了一種普適性的理性分子設計策略:對剛性平面磷光核心(例如,暈苯為構建單元)進行多酯化改建,光物理過程中引發單線態與三線態躍遷偶極矩大幅提升, 從而開發了一系列可見光激活型的高效率UL-RTP薄膜材料(藍光激發下,壽命長達2.01秒,效率高達35.4%),并實現其在延時白光照明及余輝加密技術中的應用。

 

 

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圖 1,可見光激活UL-RTP的分子設計策略。

該工作通過實驗和理論計算研究,系統地揭示了多酯化策略在UL-RTP的產生與輻射躍遷光物理過程中起到一個“一石四鳥”的作用(圖 1):(i)?大幅增強低能級單線態的躍遷偶極矩,誘導激發光紅移;(ii)?引入孤對電子,促進系間穿越過程;(iii)增加躍遷偶極矩,加速長壽命三線態激子輻射躍遷;(iv)?取代磷光中心高頻振動氫原子,減弱三線態激子非輻射躍遷。

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圖2. UL-RTP分子的光物理過程調控。

其中最為關鍵的光物理過程調控機制是:與通過增強自旋軌道耦合或縮小單/三線態能隙來提高磷光效率的典型機制不同(Nat. Rev. Mater.?2020, 5, 869-885),該多酯化策略大幅提升了低能級單線態的躍遷偶極矩,從而有效提升最低三線態的躍遷偶極矩,最終實現可見光激活與高效率長余輝型磷光特性(圖2)。該策略在設計可見光激活型UL-RTP分子方面具有廣泛適用性,簡單而有效。

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圖 3. 高效率UL-RTP薄膜應用:白光LED(上圖)和余輝加密(下圖)。

基于薄膜材料的高亮度熒光/磷光雙重發射特性,成功制備了單組分延時白光LED(圖3);同時,基于該UL-RTP分子在手機燈光、甚至普通室內燈光即可激活余輝的優異性能,成功開發了一種便捷型手機手電筒激活的余輝加密技術。該工作所設計的高性能UL-RTP分子,有望在更多應用中“大展拳腳”。

文信息

Efficient Visible-Light-Activated Ultra-Long Room-Temperature Phosphorescence Triggered by Multi-Esterification

Jiahong Yu,?Zhiyu Sun,?Huili Ma,?Chengyun Wang,?Wenbin Huang,?Zikai He,?Wenjun Wu,?Honglong Hu,?Weijun Zhao,?Wei-Hong Zhu

文章的第一作者是華東理工大學的博士研究生俞佳鴻。本工作得到南京工業大學馬會利副教授理論計算指導。

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202316647

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