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朱亮亮课题组实现有机材料的高激发态发光转换调控

发布时间:2018-11-12 

大多数有机化合物的发光(荧光或磷光)只能是在某一多重状态下从最低激发态的辐射跃迁,而与激发光的波长无关。这是美国乌克兰光谱物理学家Michael Kasha在20世纪50年代提出的Kasha规则。然而,随着化学的发展,已经发现了一些特殊的有机分子,由于它们超快的辐射跃迁速率或大的S2-S1能级差异,它们可以从它们的高激发态发光。近年来,对这些化合物的研究一直在增加(J.Phys.Chem.A.,2011,115,8344; Chem.Rev.2012,112,4541; Chem.Sci。2016,7,655; Nat Chem。 2017,9,83)。由于这种所谓的反卡沙规则发射可以避免由内部转换和其他电子跃迁弛豫引起的能量耗散,因此理论上有利于提高发光量子效率。目前,对这种抗casha发光的研究集中于开发含有钌,硫酮和肟等结构的化合物(Chem.Rev。,2012,112,4541; J. Am.Chem.Soc。,2011, 133,11830; Chem.Rev。,2017,117,13353),但关于通过外部刺激响应调节高激发发光行为的报道并不重要。如果实现这样的策略,它将积极推动新的高分辨率发光传感材料的发展。

如何巧妙地设计分子结构是实现外部刺激来控制抗casha发光的关键。最近,澳门太阳城平台研究小组朱良亮基于先前对含铋化合物的研究(Chem.-Eur.J.2017,23,7642; J.Phys.Chem.Lett.2018,9,550; Chem.-Eur.J .2018,24,10306),提出了一种新的镱取代化合物,在1,3,6位被取代,在同一结构中实现更高的发光效率,同时通过水分子反casha可调节系统的发光特性。

在DMF溶液中,通过向系统中添加微量水,系统的发光行为从蓝色变为绿色。实验和理论计算表明,该系统在初始状态下支配着S3S0的发光。在体系中加入水,水和三醛肼形成氢键,使高激发发光猝灭。关闭,系统的发光成为S2S0的发光。

图1.(a)1,3,6-二醛芴结构和氢键控制发光变化的示意图; (b)DMF/H2O混合溶剂中发光变化的可能机制。

这种发光变化特性不仅可以在溶液状态下实现,而且可以在将PVA和PAAS掺杂成膜之后在系统的湿度检测中实现。与其他萜类化合物相比,该化合物具有结构简单,发光效率高,调节简单易行的特点。

图2.(a)荧光发射光谱与DMF中水量的函数关系; (b)不同比例DMF/H2O混合溶剂的CIE色度图; (c)成膜后不同湿度下的最大厚度发射峰强度变化的比较; (d)在高湿度和低湿度环境中循环薄膜发光。

该成就最近发表在“材料化学”杂志上。该论文的第一作者是周允琪博士,该论文的理论计算也得到了瑞典皇家理工学院的Gleb Baryshnikov博士和HansÅgren教授的支持和支持。

本文作者是:周云云,Gleb Baryshnikov,李旭平,朱明杰,HansÅgren和朱亮良

分子间H键引起的反Kasha规则发射开关

化学。母校。 DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03699

参见:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.8b03699

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