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華理費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心田禾、馬驤團隊在室溫磷光材料構建方面取得新進展

來源：華東理工大學      2023-08-30
導讀：近日，華東理工大學化學與分子工程學院費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心田禾院士、馬驤教授團隊在室溫磷光材料構建方面取得新進展，相關成果分別在美國化學會重要期刊JACS Au和Accounts of Materials Research（《材料研究述評》）上發表。
近年來，室溫磷光材料由于其獨特的光物理性質，如大斯托克斯位移、長發光壽命等，而得到了廣泛的關注。然而，純有機化合物的自旋軌道耦合(SOC)作用一般較小，系間竄越(ISC)過程較弱，這使得純有機磷光團的設計和性能調控具有較高的難度和挑戰性。基于此，田禾院士、馬驤教授團隊提出并論證了一種新的增強ISC的策略。與現有的策略不同，該工作中ISC產率(ΦISC)的提高是通過分子設計來降低熒光輻射躍遷速率常數(kF)，而不是通過用重原子、雜原子或羰基修飾分子骨架來促進SOC來實現的。在該工作中，目標化合物的前線軌道分布與甲氧基的取代位置有關。隨著取代基位置的變化，這些化合物的S0→S1躍遷逐漸由亮態轉變為暗態，并伴隨著kF的減小和ΦISC的增大。通過調節kF成功地將化合物的發光由熒光發射轉換為磷光發射。這項工作為設計高效的室溫磷光材料提供了一種全新的策略。該成果以“Switching Singlet Exciton to Triplet for Efficient Pure OrganicRoom-Temperature Phosphorescence by Rational Molecular Design”為題發表于JACS Au (2023, 3, 7, 1835-1842)。

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鑒于在有機室溫磷光材料領域取得的系列重要研究成果，團隊受邀在《材料研究述評》（Acc.Mater. Res. 2023）發表了綜述論文，總結了團隊在基于聚合物基質的室溫磷光的最新研究進展。首先展示了摻雜、共價連接和超分子作用的室溫磷光聚合物制備方法及其出色的室溫磷光性能。其次著重介紹了增強聚合物室溫磷光的兩種高效手段：一是通過氫鍵橋、主客體包結、交聯等手段協同增強聚合物剛性；二是利用聚合物主體對客體的外部重原子效應，偶極-偶極相互作用以及靜電和擴散相互作用來提高ISC速率。最后，由于聚合物越趨多樣化和功能化，聚合物室溫磷光體系被賦予各種特殊發光現象，如光活化、激發波長依賴性、光致變色、圓偏振和刺激響應。聚合物在室溫磷光體系中的功能和發展趨勢，為設計更高性能的RTP材料提供有益的指導。
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“博新計劃”獲得者、博士后馬良偉為該JACS Au論文的第一作者，馬驤教授為通訊作者；特聘副研究員丁兵兵博士作為第一作者撰寫了Acc. Mater. Res.綜述論文，馬驤教授和田禾院士為共同通訊作者。相關研究工作得到了科技部重點研發計劃、國家杰出青年科學基金、國際合作重點項目、上海市優秀學術帶頭人項目、博士后創新人才支持計劃、博士后科學基金會等項目資金的支持。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.3c00268
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00090


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