唐本忠院士深大和哈工大团队利用基于反卡沙过程实现Ex-De刺激响应余辉

反卡莎（Anti-Kasha）过程自从被发现以来，在有机发光材料的研究中引起了广泛的关注。然而，关于反卡莎法则的例子报道并不多见，而关于反卡莎三重态能量转移的报道则更是稀缺。通过反卡沙三重态能量转移，可以构建具有长余辉的有机磷光体系，从而有效实现对温度、氧气、光、湿度等外界环境刺激的响应，为传感应用提供了高效的解决方案。特别是激发波长依赖（Ex-De）的余辉，为探索在光学传感领域具有潜在前景的多种刺激响应材料提供了机会。研究表明，通过构建高效的主客体策略，可以促进系间窜跃和能量转移过程，从而实现Ex-De余辉。然而，目前大部分研究集中在最低激发态的能量转移上，对较高激发态的研究相对较少。一般来说，如果能够利用来自更高激发态的能量，那么基于反卡莎规则的Ex-De余辉在多组分系统中就有可能实现。

图1. 主客体体系的反卡莎（Anti-Kasha）过程原理示意图和刺激响应特性（a）及Ex-De余辉（b）

研究者提出了在主客体的构建体系中实现Ex-De余辉的有效策略。选用的主体材料在365 nm处激发时具有难以察觉的磷光。同时，客体几乎不发光。然而，当形成主客体系统后，体系却产生了Ex-De余辉。Ex-De余辉的产生依赖于主体的较高激发态三重态T₂到聚集/单分子客体的最低激发单重态S₁的Anti-Kasha三重态能量转移。掺杂体系中的能量转移效率可以通过引导主体和客体采用更密集或更松散的分子间堆积进行调节。Anti-Kasha三重态能量转移的策略赋予主客体掺杂系统多种刺激响应特性，包括Ex-De余辉、机械和热触发的余辉行为，在相关的防伪和显示等方面具有重要应用前景。

这一成果近期发表在Nature Communications 上，深圳大学的黄光熙副研究员和李冰石教授联合哈尔滨工业大学（深圳）何自开副教授以及香港中文大学（深圳）唐本忠院士共同合作完成该研究工作，深圳大学硕士研究生谢巍巍以及哈尔滨工业大学（深圳）博士研究生黄文斌为共同第一作者，该项研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及深圳市基础研究计划的资助。

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Anti-Kasha triplet energy transfer and excitation wavelength dependent persistent luminescence from host-guest doping systems

Weiwei Xie, Wenbin Huang, Jietai Li, Zikai He, Guangxi Huang, Bing Shi Li & Ben Zhong Tang 

Nat. Commun., 2023, 14, 8098, DOI: 10.1038/s41467-023-43687-0