易涛、吴宏伟特聘研究员课题组在利用分子振动调控分子的多态长寿命发射方面取得新进展

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近期，化学与化工学院易涛研究员和吴宏伟特聘研究员在利用分子振动调控星状分子的多态长寿命发射方面取得新进展，这一成果以“Vibration-Regulated Multi-State Long-Lived Emission from Star-Shaped Molecules（利用分子振动调控星状分子的多态长寿命发射）”为题发表在国际化学类顶级期刊《德国应化》（Angewandte Chemie International Edition）上，吴宏伟和易涛为共同通讯作者，第一通讯单位为东华大学，第一作者为东华大学联合培养研究生李依冉。
        有机长寿命发光材料如热激活延迟荧光（TADF）材料或室温磷光（RTP）材料等由于具有较长的发光寿命，其已被应用在OLED、传感和生物成像等多个方面。有机分子的长寿命发光都需要三线态的参与，TADF分子通常需要小的单三线态能带隙，但最近的研究发现，通过T2态和T1态之间的振动耦合，具有大能带隙的分子也可以产生TADF发射；T2态作为桥梁可以很好地协助系间窜越和反向系间窜越过程。另外，在此类具有大能带隙的分子中，分子的两个激发三线态之间具有比较复杂的关系，分子振动强度的不同极大地影响到TADF和RTP发射。但当前的研究主要集中在该类分子在溶液态的TADF发光，在固体态甚至多状态下的三线态发光研究很少被报道。此外，也很少有研究利用分子振动调控TADF和RTP。基于大部分有机发光材料在固体态的分子振动会大大受到分子间作用力的限制，以及有机分子的发光通常只能在单一状态发射，要想获得固体态甚至是多态的长寿命发射具有很大的挑战性。同时，构建不同的环境去转换TADF和RTP也十分具有挑战性。

图1 发光分子及其发光机理示意图

       最近，东华大学的易涛研究员和吴宏伟特聘研究员课题组设计合成了一系列具有非平面结构的三苯胺类星状分子，并将杂原子加入到分子之中，促进三线态的产生。该类分子在溶液态具有非平面的构象，可以发生分子振动，从而促进T2态协助的反向系间窜越，并产生TADF发射。而在固体态，晶体研究证明分子具有扭曲的构象和松散的堆叠，从而可以有效地振动，而产生TADF发射；并由于晶体环境，而进一步提高了发光效率，其中分子1展示了最高的36.1%的TADF量子产率。而将这些分子掺杂到聚合物中，则可以抑制分子振动，从而阻止T1到T2态的振动耦合，而产生T1态主导的RTP发射。

图2 溶液和固体状态发光及晶体研究

图3 材料的应用研究

       基于该类材料多态、长寿命和刺激响应发光的性质，作者将其应用于信息加密、信息存储、高级防伪和细胞成像方面。该工作为研究分子振动和三重态的关系提供了一个新的模型，同时也为开发多态长寿命发射分子提供了一个新的策略。
       文章来源:东华大学
       易涛,1966年5月出生，国家杰出青年基金获得者，入选上海市浦江人才和上海市优秀学术带头人。1987、1990和1998年在北京大学分别获学士、硕士和博士学位，1999-2004年分别在日本京都大学（日本学术振兴会JSPS博士后）、日本东京大学和法国巴黎大学（XI校）从事研究工作， 2004 年5月加盟复旦大学，2019年加盟东华大学，从事分子/超分子光功能材料，生物分子的荧光检测和荧光成像以及诊疗一体化等方面的研究，已在国内外核心期刊如Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Adv. Mater.等发表学术论文180余篇，被“Nature China”，“Chemistry World”，“Noteworth Chemistry”等国外科技新闻杂志亮点评述。论文共被他人引用8000余次(H指数=50)。
       吴宏伟，特聘研究员，入选浦江人才计划，上海市海外高层次人才。2017年于上海交通大学获得博士学位，随后加入新加坡南洋理工大学从事博士后研究员。目前主要从事于光电材料方面的研究，主要集中在荧光和磷光材料的设计、合成、超分子组装和刺激响应等方面，及其在防伪识别、生物成像等方面的应用。迄今在国际知名期刊上发表SCI收录论文20余篇，其中第一作者/通讯作者论文10篇，包括J. Am. Chem. Soc.、Adv. Fun. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Common. ACS Appl. Mater. Interfaces等领域内顶级期刊。