閆東鵬老師Adv. Funct. Mater.文章介紹 基于熱活化延遲熒光和共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)理實(shí)現(xiàn)超長有機(jī)室溫磷光
近年來，具有長壽命激發(fā)態(tài)和延遲發(fā)光的分子室溫磷光材料（RTP）在光學(xué)成像、生物治療、顯示器、傳感以及防偽等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的無機(jī)長余輝材料，純有機(jī)RTP體系具有生物毒性小、容易制備、加工性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，純有機(jī)RTP材料很少能達(dá)到數(shù)秒級激發(fā)態(tài)壽命，很大程度上限制了其在發(fā)光可視化和識別方面的應(yīng)用。目前，實(shí)現(xiàn)純有機(jī)RTP策略有以下幾種：例如，通過引入重原子，可以加強(qiáng)旋軌耦合、促進(jìn)系間竄越；通過增強(qiáng)體系剛性，可以減少三線態(tài)非輻射能量損失。然而，設(shè)計(jì)合成與無機(jī)發(fā)光體系媲美的長壽命有機(jī)RTP材料依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
近期，化學(xué)學(xué)院閆東鵬教授課題組借鑒無機(jī)長余輝體系設(shè)計(jì)中基于熱激發(fā)能量傳遞的思路，提出了利用熱活化延遲熒光（TADF）輔助Förster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）實(shí)現(xiàn)超長有機(jī)RTP的機(jī)理。為了證實(shí)該機(jī)理，首先選擇了能級匹配和取向適合的有機(jī)分子，其中熱活化延遲熒光分子三聚氰胺（ME）作為能量給體（donor），磷光分子鄰苯二甲酸（PA）、間苯二甲酸（IPA）和對苯二甲酸（TPA）作為能量受體（acceptor），據(jù)此建立了三個(gè)氫鍵組裝共晶模型體系（PA-ME，IPA-ME，TPA-ME）。通過穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)光譜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)相比于前驅(qū)體，三種共晶材料的RTP壽命大大提高，其中IPA-ME的磷光壽命可達(dá)2 s，高于目前報(bào)道的大多數(shù)純有機(jī)長余輝材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，磷光壽命的提高是依靠熱活化延遲熒光分子ME到受體的有效能量轉(zhuǎn)移（效率高達(dá)76%），證實(shí)了TADF和FRET協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)超長室溫磷光的設(shè)想，也為構(gòu)筑純有機(jī)長余輝材料提供了新的策略。此外，利用磷光時(shí)間分辨的特點(diǎn)，進(jìn)一步發(fā)展了該類材料在信息加密和指紋識別領(lǐng)域中的應(yīng)用。
該項(xiàng)工作得到973計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和北京市自然科學(xué)基金等課題資助，近期發(fā)表于Advanced Functional Materials，2018，1807599：Hydrogen-Bonded Two-component Ionic Crystals Showing Enhanced Long-lived Room Temperature Phosphorescence via TADF-Assisted Förster Resonance Energy Transfer，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院2017級碩士生周博為論文第一作者。
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