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（通訊員：謝育俊）近期，化學(xué)與材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Materials（《先進(jìn)材料》，IF=18.96）發(fā)表了武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院李振教授課題組的最新研究成果：有機(jī)分子的排列方式對(duì)其室溫磷光性質(zhì)的影響。研究論文題為“How the Molecular Packing Affects the Room Temperature Phosphorescence in Pure Organic Compounds: Ingenious Molecular Design, Detailed Crystal Analysis, and Rational Theoretical Calculations”，文章的第一作者是博士研究生謝育俊，通訊作者是李振教授。

磷光是一種長(zhǎng)壽命的發(fā)光現(xiàn)象，室溫磷光通常可以在無(wú)機(jī)化合物中觀察到（如夜明珠）。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為對(duì)有機(jī)化合物而言，磷光只能在低溫下獲得。這是由于：一方面，在有機(jī)化合物中激子處于高度的局域化，并且非常容易復(fù)合，對(duì)于磷光這種長(zhǎng)壽命過(guò)程非常不利；另一方面，磷光的產(chǎn)生需要克服分子本身的自旋禁阻與無(wú)輻射躍遷的限制。然而，近幾年的研究表明可以通過(guò)在有機(jī)分子中引入醛基、羰基、鹵原子等增強(qiáng)自旋軌道耦合效應(yīng)，或者采用結(jié)晶、剛性基質(zhì)、氘取代等方法抑制無(wú)輻射躍遷，得到壽命可達(dá)秒級(jí)的室溫磷光。但是對(duì)于固態(tài)下分子的堆積方式對(duì)其磷光的影響仍然缺少清晰的認(rèn)識(shí)。

對(duì)此，武漢大學(xué)李振團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了三個(gè)在溶液中光譜性質(zhì)很相似，但固態(tài)表現(xiàn)出完全不同發(fā)光性能的化合物。由于羰基和咔唑這兩個(gè)都擁有較強(qiáng)的自旋軌道耦合效應(yīng)基團(tuán)的引入，三個(gè)分子都具有室溫磷光性質(zhì)。通過(guò)對(duì)晶體中分子的堆積方式的研究，結(jié)果表明面對(duì)面的排列方式有利于增強(qiáng)磷光的壽命和發(fā)光強(qiáng)度。在三個(gè)化合物中，CPM分子面對(duì)面的堆積程度最大，其磷光壽命達(dá)到了748ms，光致發(fā)光量子效率達(dá)到3.17%；而CMPM晶體中分子面對(duì)面堆積程度更弱，磷光壽命減小到340ms，發(fā)光效率降到1.98%；對(duì)于CMOPM，晶體中完全沒(méi)有觀察到分子面對(duì)面的堆積，其磷光壽命最短（114ms），發(fā)光效率也最?。?span lang="EN-US">0.51%）。理論計(jì)算結(jié)果表明分子面對(duì)面的堆積有利于減小單線態(tài)激發(fā)態(tài)（S₁）能量，并且能促進(jìn)聚集體的共軛作用。較好的面對(duì)面堆積能增強(qiáng)分子之間的電子耦合作用，從而使三線態(tài)激子得到穩(wěn)定，導(dǎo)致磷光增強(qiáng)。當(dāng)CMPM和CMOPM晶體中面對(duì)面堆積作用減弱時(shí)，室溫磷光的壽命和發(fā)光效率都相應(yīng)減弱。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)CPM還具有另一種晶體CPM-A，兩個(gè)晶體非常相似，其晶胞參數(shù)基本相同，唯一的區(qū)別在于CPM-A晶體中分子的堆積更加松散。對(duì)兩個(gè)晶體的XRD和固態(tài)¹³C核磁測(cè)試確認(rèn)這兩個(gè)晶體具有不同的結(jié)構(gòu)。CPM-A晶體的室溫磷光相比CPM極弱，更加確認(rèn)了緊密的分子堆積對(duì)室溫磷光極為重要。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃的資助。

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文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606829/abstract。