配位超分子自组装新进展——异质外延生长间隔色域发光多层次单晶相异核稀土MOF

作者：中山大学苏成勇教授、潘梅教授研究小组

近年来，基于超分子化学的组装理念，构筑具有有序高级结构和复杂功能特性的新物质、新材料、新器件的研究引起了广泛的关注，并在光、电、磁、吸附、催化等诸多领域带来一系列突破性和开创性的进展。其中，利用“自下而上”的构筑策略，在有序配位空间内，合理预设、配置和优化金属与配体的多中心结构与光功能基元，组装具有多组分、多层次、多功能特性的单晶相金属-有机配位光学材料，既可体现配位超分子作为结构组装平台的独特空间集成与匹配协同效应，又可带来不同于各简单功能基元的可控复合、叠加与可调变光学性能，从而为获得新型光调控、光响应、光转换型光功能复合材料，并在全色域发光、照明、显示、传感、防伪等诸多领域实现微型芯片化、器件化提供了新的途径。

基于上述思想，中山大学苏成勇（点击查看介绍）和潘梅（点击查看介绍）研究小组以单层稀土MOF作为晶种，通过不同稀土离子MOF的异质同晶特性和液相各向异性外延生长策略，构筑了具有亚毫米尺度的间隔色域发光多层次异核稀土MOF单晶，并实现了独特的光谱编码和空间编码结合的三维微区编码器件模型。基于初始单层稀土MOF晶核的不同空间群结晶特性，其在不同晶面呈现生长速度不同的各向异性，从而最终分别获得了核-壳型（core-shell）和条带型（striped）两类不同的多层次异核稀土MOF单晶。在保持均一的周期性长程有序单晶结构的同时，其光物理特性则因不同区域稀土离子的人为控制化生长，表现出核壳或条带状间隔区域多色发光。利用微区荧光探测技术，通过改变多层次异核稀土MOF单晶的位置或角度，可分别实现基于不同层稀土MOF的红、绿、蓝等三基色发光，以及基于不同层间、不同入射和发射光路间组合调控的全色域多色发光和白光。同时，上述异核多稀土单晶MOF的组装和调光特性亦可在近红外发光的稀土离子间实现。基于此，进一步建立了一种独特的光谱编码与空间编码相结合的三维微区编码器件模型。在亚毫米尺度的单晶光学器件范围内，通过调变不同位置和空间取向的三维操作式编码，结合具有不同发光色域的光谱读出式编码，实现了高通量、多通路、多模式的全色域发光颜色可编码性与可读出性。从而为分层次多功能金属-有机发光材料体系的设计提供了一种新的“自下而上”的构筑策略，并为其在集成化、微型化先进光学材料与器件领域的应用开辟了一条新的途径。

相关研究成果发表在国际知名学术刊物Angew. Chem. Int. Ed. 上。

该研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、高校科研业务费、广州市科技计划项目、生物无机与合成化学教育部重点实验室和Lehn功能材料研究所的大力支持。

该论文作者为：Mei Pan, Yi-Xuan Zhu, Kai Wu, Ling Chen, Ya-Jun Hou, Shao-Yun Yin, Hai-Ping Wang, Ya-Nan Fan and Cheng-Yong Su*

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Epitaxial Growth of Hetero-Ln-MOF Hierarchical Single-Crystals for Domain- and Orientation-Controlled Multi-color Luminescence 3D Coding Capability

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 14582-14586, DOI: 10.1002/anie.201708802

导师介绍

苏成勇

http://www.x-mol.com/university/faculty/15344

潘梅

http://www.x-mol.com/university/faculty/15341