北理工在純有機(jī)摻雜磷光材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2019-10-29 供稿：材料學(xué)院
編輯：邵澤 審核：馬壯 閱讀次數(shù)：近日，北理工材料學(xué)院的董宇平教授與青年教師蔡政旭設(shè)計(jì)制備了一系列超長(zhǎng)有機(jī)摻雜磷光材料。相關(guān)成果以“Revealing Insight into Long-lived Room-Temperature Phosphorescence of Host-Guest Systems”為題,，發(fā)表于頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Journal of physical chemistry Letters》（文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.9b02411）。材料學(xué)院博士研究生雷云祥為該論文的第一作者,，北理工董宇平教授和蔡政旭特聘副教授為共同通訊作者,。
具有有機(jī)室溫磷光性能的材料由于具有熒光材料所不具備的延時(shí)發(fā)光特性，所以在防偽,、生物成像,、光電器件等領(lǐng)域具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。且有機(jī)磷光材料相比無(wú)機(jī)貴金屬磷光材料又具有成本低,、可塑性強(qiáng),、低毒性等優(yōu)勢(shì)，所以引起了研究者的廣泛注意,。傳統(tǒng)的有機(jī)磷光材料帶有咔唑,，羰基或者氯等鹵族重原子等。最近日本的Adachi教授等報(bào)道了主客體摻雜導(dǎo)致的室溫磷光材料,，但是此類材料的主體和客體必須一個(gè)是給體一個(gè)是受體,。為了拓展主體或者客體的使用性，董宇平課題組首先設(shè)計(jì)合成了以三苯胺和苯乙腈為單元的具有D-A結(jié)構(gòu)的客體化合物DOB,，該客體具有微弱的短壽命磷光,，并選擇DOB的前體化合物即具有給體性質(zhì)的三苯胺（TPA）和具有受體性質(zhì)的對(duì)氰基苯乙腈（CBN）分別作為主體。DOB中的三苯胺單元會(huì)和主體CBN發(fā)生給受體之間的相互作用,，同樣DOB中的苯乙腈單元也會(huì)和主體TPA發(fā)生給受體相互作用,。且由于DOB含有三苯胺和苯乙腈部分，會(huì)使得DOB容易進(jìn)入到主體的晶格當(dāng)中,。作者按照客體和主體摩爾比為0.0005：1的比例通過(guò)重結(jié)晶的方法得到了摻雜材料CBN/DOB和TPA/DOB,。相比原本的主體僅具有微弱的熒光，摻雜后的材料具有非常強(qiáng)的熒光(Ф=63%-76%)以及長(zhǎng)壽命室溫磷光(Ф=7.6%-14.5%, τ="119" ms-317 ms),。作者認(rèn)為主客體之間的相互作用使得摻雜材料產(chǎn)生新的能級(jí),，從而導(dǎo)致?lián)诫s材料具有明顯的室溫磷光性能。
此外,，作者也探究了其他與TPA或者CBN具有相似結(jié)構(gòu)的化合物作為主體,，均可以與DOB摻雜得到具有良好室溫磷光性能的摻雜材料,，說(shuō)明作者開發(fā)的新體系具有較強(qiáng)的普適性。且該類材料對(duì)水,、光或者熱都具有較好的穩(wěn)定性,。
圖1 （a）客體和主體化合物的分子結(jié)構(gòu)。（b）撤掉激發(fā)光源前后CBN,、TPA,、CBN/DOB和TPA/DOB的發(fā)光圖片。（c）CBN,、TPA,、DOB粉末及其摻雜材料在室溫下的熒光光譜。（d） CBN,、TPA,、DOB粉末及其摻雜材料在室溫下的磷光光譜。(圖片來(lái)自于ACS)
圖2 TPA/DOB和CBN/DOB摻雜材料的Jablonski圖,。S1,，D和T1，D表示TPA的單重態(tài)和三重態(tài),，S1,，A和T1，A表示CBN的單重態(tài)和三重態(tài),，S1,，G和T1，G表示客體分子（DOB ）,，S1,，C和T1，C表示主體分子和客體分子之間形成的電荷轉(zhuǎn)移狀態(tài)的單重態(tài)和三重態(tài),。(圖片來(lái)自于ACS)
該研究進(jìn)展得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 （51803009,51673024, 51328302, 21404010)以及北理工學(xué)術(shù)啟動(dòng)基金的資助,。
北理工有機(jī)發(fā)光材料課題組簡(jiǎn)介：
董宇平，北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授,，國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)獲得者?，F(xiàn)主要從事有機(jī)發(fā)光材料的研究。
蔡政旭,，北京理工大學(xué)材料學(xué)院特聘副教授,，武漢大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，中科院化學(xué)所碩博連讀,，芝加哥大學(xué)博士后研究,。主要從事具有場(chǎng)效應(yīng)、AIE特性的發(fā)光材料的研究工作,，作為第一作者或通訊作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Int. Ed. Chem. 等高水平期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,。
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