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Angew. Chem.:超长有机磷光新材料体系——硼簇发光分子

超长磷光即长余辉发光,是指光激发停止后仍能持续发光的现象。由于其长时间的发光特性,该材料广泛应用在显示和装饰等光电子器件领域。与无机长余辉材料和有机金属配合物材料相比,纯有机长余辉材料(无重原子和重金属)具有柔性、丰富的激发态性质以及低成本、易修饰等特点,近几年来受到了科研工作者的广泛关注。然而在室温条件下,由于弱的自旋轨道耦合,或者由氧气、湿气、分子振动导致三线态激子的严重非辐射失活,使得有机磷光材料的发光效率往往很低。尽管可以通过理性设计有机磷光分子的结构,如通过强的分子间氢键和主客体掺杂,但是通常得到的分子结构刚性较强,无法表现出动态的发光行为。另一方面,可以通过引入重原子或者是金属原子增强系间窜越速率,得到高效的长寿命磷光。但该策略得到的材料稳定性通常不好,同时也带来了可能的生物毒性。鉴于以上客观因素,使得超长有机磷光材料在实际应用方面受到影响。

图1. a) 室温条件下的稳态荧光及长寿命磷光光谱; b) 77 K下的磷光光谱; c) 可见光激发; d) 高效磷光的发光机理。


近日,基于前期硼簇实现高效磷光金属铱配合物的工作(Chem. Sci., 2017, 8, 5930, Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 13434),南京大学燕红教授课题组与南京工业大学安众福教授和马会利研究员合作,利用硼簇构筑超长磷光分子。通过晶体结构分析和光物理性质测试以及理论计算等研究发现,具有芳香性的碳硼烷单元可以与单元(咔唑)在激发态可发生分子内的电子耦合,从而有效促进系间窜越速率。同时刚性的碳硼烷笼状骨架可以定向的形成多重的分子间氢键如BH弱相互作用, 可以有效的抑制分子运动。这些使得硼簇分子表现出高效的磷光效率(绝对磷光效率7.1%)。此外,该单元的引入可以有效地拓展共轭结构,使得分子具备可见光激发的能力,且表现出对力和热可调控的磷光发光行为。与已报道的有机超长磷光材料相比,该高性能有机磷光材料的无金属和重原子特性使得其在在显示、生物成像等方面更具有应用前景。


该工作得到了科技部973计划和国家自然科学基金的支持。


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Boron Cluster Enhanced Ultralong Organic Phosphorescence

Deshuang Tu, Suzhi Cai, Charlene Fernandez, Huili Ma, Xuan Wang, He Wang, Chaoqun Ma, Hong

Yan, Changsheng Lu, Zhongfu An

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201903920


导师介绍

燕红

https://www.x-mol.com/university/faculty/11500

安众福

https://www.x-mol.com/university/faculty/27682


(本稿件来自Wiley


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