张卡卡课题组在有机室温余辉材料的研究中取得进展

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三线态激发态的操控是发光材料研究领域的重要主题，对各种发光材料的研究均有很大影响，例如，金属配合物磷光材料、热激活延迟荧光 (TADF) 材料以及近期广受关注的有机室温磷光 (RTP) 和余辉材料。高量子产率（ΦP）和长余辉寿命（τP）对于有机室温磷光和余辉材料的性能至关重要。理论上，为了获得高效室温磷光材料，高的系间窜越量子产率(ΦISC)和大的kP/(kP+knr+kq) 比率都是必要的，knr和kq分别代表三线态激发态的非辐射衰减和淬灭速率常数。研究者们通过分子设计、聚集态控制和超分子组装等方式，控制有机分子体系的三线态激发态性质，提高了有机体系的室温磷光和余辉效率。但高ΦP和长τP仍难以兼得。据文献检索结果，目前只有10余例ΦP>20%且τP>1.0 s的例子，ΦP>40%且τP>1.0 s屈指可数，ΦP>60%且τP>1.0 s的例子未见报道。

　　

　　图 构筑高余辉量子产率且长余辉寿命的双组分有机室温余辉材料：(A)光物理过程；(B)发光分子设计和基体选择；(C)氘代spiroBF2的合成；(D)双组分材料的室温余辉观察

　　中国科学院上海有机化学研究所张卡卡课题组，选择spiroBF2为发光掺杂剂，含有羰基官能团的分子（如4-甲氧基二苯甲酮MeOBP）作为有机基体，运用双组分策略，通过多种机制来协同调控有机室温余辉体系的三线激发态，成功制备了余辉量子产率高达64%且余辉寿命>1.0 s的有机室温余辉材料。
　　该工作选择一系列具有不同偶极矩的有机基体，在双组分余辉材料体系中，研究了有机基体和发光分子激发态的偶极-偶极相互作用对于有机发光分子激发态的系间窜越和反向系间窜越的促进作用。揭示了该双组分体系中有机基体的作用：一方面促进系间窜越和反向系间窜越，另一方面有效抑制knr和kq，以上均为构筑高性能有机室温余辉材料的必要条件。
　　该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委和上海有机所的大力支持。
　　两份相关研究工作均发表在Advanced Optical Materials (2021, 9, 2100353和2021, 2101909)。
　　原文链接：
　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202100353
　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202101909
        文章来源：上海有机所
        张卡卡，中国科学院上海有机化学研究所研究员。2008年毕业于复旦大学，2013年获得复旦大学博士学位，2013.09~2019.09 在香港大学从事博士后研究工作。主要从事超分子聚合物，分子发光材料，聚合物组装方面的工作。