燕红课题组在超长有机磷光方面的研究获得最新进展 ---硼簇发光材料

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长余辉发光，是指光激发停止后，仍持续发光的现象。由于其长时间的发光特性，该材料广泛应用在显示、装饰等光电子器件领域。与无机长余辉材料（金属氧化合物和金属配合物等）相比，有机长余辉材料具有柔性、丰富的激发态性质以及低成本、易修饰等特点，近几年来受到了科研工作者的广泛关注。然而在室温条件下，由于弱的自旋轨道耦合，或者由于氧气、分子振动导致三线态激子的严重非辐射失活，导致有机磷光材料的发光效率通常很低。尽管可以通过理性分子设计，如引入强分子间氢键、主客体掺杂以及重原子等获得高效的有机磷光，但是通常得到的分子刚性强，很难在固态下表现出可调控的发光行为，同时重原子的引入使得材料在稳定性和生物毒性方面遇到难题。鉴于以上因素，超长有机磷光材料在实际应用方面受到较大影响。

图1. a) 室温条件下的稳态荧光及磷光光谱； b) 硼簇发光分子结构； c) 高效磷光发光机理

基于前期在硼簇实现高效磷光金属配合物的研究基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13434; Chem. Sci. 2017, 8, 5930），燕红课题组利用硼簇构筑了超长有机磷光分子（图1）。研究发现，在激发态具有s芳香性的硼簇单元可与有机共轭体系发生分子内电子耦合，有效促进系间窜越；同时刚性碳硼烷笼状骨架在晶态下可定向形成多重分子间氢键如非经典B-H×××p相互作用, 因此可以有效抑制分子运动，从而有效稳定长寿命三线态激子，使得硼簇分子的磷光寿命可达到0.666秒，绝对磷光效率为7.1%，在无重原子的有机磷光材料中表现出优异的发光性能。尤其是硼簇单元较大地拓展了分子体系的共轭结构，使得材料具备可见光激发的能力，并且表现出动态发射行为如力致和热致变色, 这些结果发表在近期Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201903920，为设计多功能有机磷光材料提供了新思路。与已报道的有机超长磷光材料相比，该类高性能有机磷光材料无金属和重原子特性使其在显示、生物成像等方面更具有应用前景。


该项工作由南京大学燕红课题组与南京工业大学安众福教授和马会利研究员合作完成，南京大学博士生涂德双及南京工业大学博士生蔡苏志为共同一作，该项研究得到了国家自然科学基金委和科技部的支持。


燕红，南京大学教授，博导，国家杰出青年基金获得者，俄罗斯自然科学院外籍院士。1993年南京大学博士毕业，留校在南京大学配位化学国家重点实验室工作，此后分别在瑞士及德国从事博士后研究，在美国圣母大学做研究助理，2005年任美国Nanova Inc.化学家。2005年9月应聘为南京大学教授，2006年3月评为博士生导师。曾任南京大学无机化学教研室主任、无机学科副主任、化学化工学院公共仪器平台主任及化学化工学院副院长。2008年被评为江苏省“青蓝工程”优秀中青年学术骨干带头人。2009年获国家杰出青年基金。2011年被聘为南京微结构国家实验室（筹）唐仲英特聘教授, 2012年入选南京大学高层次学科带头人（特聘教授）奖励计划。2012 年获教育部自然科学二等奖，2013年获江苏省自然科学三等奖。2015年当选为俄罗斯自然科学院外籍院士。主要从事配位化学/有机化学、有机发光材料等方面的研究，已在国内外刊物上发表研究论文150 余篇。2013-2015为美国化学会Organometallics 国际编委。


安众福教授2014年于南京邮电大学获得工学博士学位，随后赴新加坡国立大学刘小钢教授课题组从事博士后研究，2015年底加盟南京工业大学先进材料研究院。围绕有机半导体新材料的共性科学问题开展工作：设计合成新型有机光电功能材料，研究分子结构-聚集态性质-光电器件性能的关系，并探索其在有机光电领域中的应用。迄今为止，在Nat. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.和Adv. Funct. Mater等期刊上发表论文40余篇，申请或授权专利6项。论文被引用1200余次。目前，已获国家自然科学家基金青年项目、面上项目、江苏省青年项目和江苏省杰出青年基金与“六大高峰”高层次人才计划资助。2017年获教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖。