池振国、杨志涌、赵娟等：灵敏可逆的光致发光变色晶体材料

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光诱导有机自由基在有机材料的化学和物理过程中发挥着重要作用，在有机合成、光电子器件和生物技术等领域有广泛的研究和应用。然而，凝聚态下的光诱导自由基发光却鲜有报道。尽管有机自由基的双自旋跃迁是自旋允许的过程，理论上有利于激子辐射跃迁产生高效率的荧光，但是光诱导产生的自由基通常是不发光的，因为它们非常不稳定，存在寿命太短。另一方面，有机自由基在凝聚态下非常容易发生电子转移或自旋交换，其发光受到聚集猝灭作用的限制。

       中山大学化学学院池振国教授、杨志涌副教授、赵娟副教授研究团队在有机/聚合物光电材料与器件领域开展了长期系统研究。近年来该团队设计合成了大量结构简单具有新颖发光性能的有机发光材料（有机超长磷光材料：Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 17451；有机力刺激响应发光材料：Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 3739; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 22645）。近日，该团队在研究三苯胺衍生物的过程中，在对位取代的三甲基三苯胺(T3TA)晶体中意外地观察到明显的可逆光致自由基发光现象：该晶体在低光强紫外光照射下其发光颜色发生显著变化，由蓝色变为淡粉色，光谱中580 nm位置有新的发射峰生成；关闭光源后，晶体发光颜色迅速回复为蓝色。

       深入研究发现，T3TA分子在其晶体中的扭曲和不对称构象，以及分子间仅有较弱的C-H…π相互作用，均有利于光致发光自由基的产生。同时，作者利用密度泛函理论计算很好地预测了自由基发光的跃迁方式和发光光谱，发现这类分子在紫外光照下主要是其阳离子自由基参与了发光过程。此外，利用T3TA多晶薄膜制备了双通道的光敏器件，在紫外光照射下既有发光变色功能又能作为导电开关使用。值得注意的是，在低电压(10 V)和低光强(10 mw cm-2)下，该器件具有灵敏的光导电开关响应，其光电流开/关增益约为102。通过对器件的光导性和电导原子力显微镜的测量，证明了双通道光敏性能能够快速重复。该实验结果为设计新的光学和传感系统提供了思路，在基于光致发光自由基的光操作开关和加密方面有潜在的应用。
上述研究成果发表在化学顶级期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》：Yingxiao Mu, Yanyan Liu, Haiyan Tian, Depei Ou, Li Gong, Juan Zhao, Yi Zhang, Yanping Huo, Zhiyong Yang* and Zhenguo Chi*, Sensitive and Repeatable Photoinduced Luminescent Radicals from A Simple Organic Crystal. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202014720.
       中山大学化学学院博士后穆英啸为论文第一作者，杨志涌副教授、池振国教授为共同通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金（51733010, 51873237, 51903254 and 52073315），广东省杰青项目（2017B030306012），广东“特支计划”科技创新青年拔尖人才项目（2017TQ04C782），广州市科技项目（201804010173）和中央高校基础研究经费等项目的资助。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202014720。


       文章来源：中山大学
      池振国，中山大学化学学院教授，博士生导师，中山大学“卓越人才”支持计划入选者。1991年6月本科毕业于杭州大学化学系。1994年6月在中国科学院长春应用化学研究所获得高分子化学与物理专业理学硕士学位(导师为丁孟贤研究员)。1994年8月至2000年8月在深圳市一些企业工作。2003年6月在中山大学化学与化学工程学院获得高分子化学与物理专业理学博士学位(导师为许家瑞教授)。2003年9月至2005年6月在复旦大学材料科学系卜海山教授课题组、2005年8月至2006年8月在韩国高丽大学化学系陈政一教授课题组分别从事博士后研究工作。2006年10月中山大学“百人计划”人才引进副教授，2013年1月晋升为教授。2015年6月至2016年6月在英国杜伦大学化学系Martin R. Bryce教授课题组访学。主要从事有机/聚合物光电功能材料和液晶高分子材料开发研究。近5年以第一作者或通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.和Chem. Sci.等期刊上发表论文60余篇。论文他引5500余次，H指数43，有13篇论文进入ESI高被引论文（2018年8月30日检索）。申请中国发明专利60余件，美国专利2件。主编英文专著1部，参编英文专著2部；2008年以来主持国家基金重点项目1项、国家基金面上项目5项、广东省前沿与关键技术创新重大专项1项、广东省基金重点项目1项，企业合作项目6项。
       杨志涌，男，1982年1月，广东广州人，博士，中山大学化学学院副教授、博士生导师。研究方向：有机/聚合物光电功能材料设计，聚集诱导发光材料 (Aggregation-Induced Emission, AIE)，长寿命室温磷光材料 (persistent Room-Temperature Phosphorescence, pRTP)，热激活延迟荧光材料 (Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)，力致发光材料 (Mechanoluminescence, ML)，有机/聚合物光电功能材料应用，力刺激响应、生物成像、有机电致发光器件(OLED)等。