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[材料资讯] 田禾院士、马骧教授团队:有机长余辉室温磷光研究新进展

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发表于 2021-5-16 17:11:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队在纯有机室温磷光研究领域的研究取得了新突破,提出了一种基于引入微量“三线态陷阱”添加组分作为缺陷促进其引起的电荷再结合的机理、通过能级匹配的双组分掺杂实现高效长余辉室温磷光的新策略,相关研究成果已在线发表于Science Advances (2021, 7, eabf9668)。

有机长余辉室温磷光

有机长余辉室温磷光
图1:向有机晶体中掺入微量“添加剂”构建双组分纯有机室温磷光体系   
       纯有机室温磷光因其长发光寿命,长发射波长和大Stokes位移而在成像,信息加密防伪和OLED领域有着重要作用,然而,在有机合成过程中往往会产生微量的副产物。研究团队最近发现无论是实验室合成还是购买的1-溴苯基咪唑(1BBI)因为含有微量的副产物DMIQI而产生明显的长余辉室温磷光,而纯的单一组份是没有室温磷光的,这不仅提示在有机室温磷光研究中需要格外注重染料化合物的纯度,而且启发了一种有效的室温磷光体系的设计策略,即使用微量有机化合物作为“添加剂”掺入到基质中产生因“添加剂”种类不同而寿命色彩各异的室温磷光,随后,筛选出七种有机小分子“添加剂”,在添加到1BBI或者无重原子的二咪唑基苯基质中均能产生有效室温磷光。室温磷光量子产率最高达74.2%,室温磷光寿命最长达430ms。分析发现,该双组分室温磷光来源于“三线态陷阱”添加组分三线态的辐射发光,而基质材料通过与“添加剂”间的电子转移产生了电荷分离态进而电子复合促进三线态的生成。研究证明,通过“三线态陷阱”添加组分与基质掺杂构成的双组份室温磷光体系不仅简便高效,而且波长和寿命可由添加组分的种类来调控。

有机长余辉室温磷光

有机长余辉室温磷光
图2:(A)1BBI的合成及其过程中产生的微量副产物;(B)含有微量副产物DMIQI的1BBI的长余辉室温磷光现象;(C)实验室筛选出的七种“添加剂”的结构及室温磷光颜色
       当添加组分本身存在荧光发射,其构成的双组分体系具备荧光和室温磷光双发射现象。由于荧光和磷光的激发过程不同,导致双发射的波长依赖特性。DMQI和1BBI双组分体系的蓝色荧光和黄色室温磷光组成,使得其在280nm激发下产生白光发射。双组分体系在OLED照明领域有着潜在的应用前景。

有机长余辉室温磷光

有机长余辉室温磷光
图3:双组分DMQI/11BBI体系的荧光和室温磷光双发射白光   
        该成果已在Science Advances 期刊在线发表,论文第一作者为精细化工研究所博士后丁兵兵,通讯作者为马骧教授,期间得到了田禾院士的悉心指导。相关研究工作得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目、国际合作重点项目和上海市优秀学术带头人等项目资金的支持。
         详见:Bingbing Ding, Liangwei Ma, Zizhao Huang, Xiang Ma*, He Tian, Engendering persistent organic room-temperature phosphorescence by trace ingredient incorporation. Science Advances, 2021, 7, eabf9668.        https://advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf9668


         文章来源:华东理工大学
        马骧,教授,博士生导师,国家优秀青年科学基金项目获得者。英国皇家化学会会士(FRSC)。天津大学学士,华东理工大学大学博士。美国肯特州立大学博士后,加州大学伯克利分校访问学者。英国染色家学会染料索引(Colour Index)编委,中国化学会超分子化学专委会委员,中国化工学会染料专委会委员等。Dyes  Pigm执行主编,Sci China Chem,Chinese Chem Lett 编委等。主要从事超分子化学,有机光电功能组装材料的研究。已在Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., JACS, Angew等发表论文100余篇,引用4700余次,发明专利十余项,学术译著两部等。获基金委优青项目资助(2017),上海市自然科学二等奖(2019),侯德榜化工科学技术青年奖(2019),上海市“曙光学者”(2019),上海市青年科技英才(2018)等。
         田禾 男,汉族,1962年7月出生,教授,博士生导师,中国科学院院士,国家“973计划”首席科学家,华东理工大学党委常委、化学与分子工程学院院长兼精细化工研究所所长.1982年本科毕业于南京理工大学化学化工学院,1986年和1989年在华东理工大学先后获硕士学位和工学博士学位。先后两次由德国洪堡基金会资助在德国开展合作研究,1996年获得国家杰出青年基金,1999年被聘为国家教育部长江学者奖励计划特聘教授,2011年当选中国科学院院士。

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