有机发光材料是当前研究的热点,在防伪、光电子器件、生物、医学等领域具有广泛的应用。实际应用中,有机发光材料主要存在两种状态:一种是非掺杂态,制备简单;另一种是掺杂态,加工相对复杂,但能充分利用主、客体的优点。此外,基于同一分子不同构象的自掺杂,因其兼具非掺杂和掺杂态的优势,也可能成为一种构建发光材料的有效途径。目前,已有零星自掺杂有机荧光材料的报导,遗憾的是,与之相对应的自掺杂有机室温磷光(RTP)材料极为罕见。
近日,李振教授团队在Angew. Chem. Int. Ed.上发表了题为“The Effect of Molecular Conformations and Simulated “Self-Doping” in Phenothiazine Derivatives on Room-Temperature Phosphorescence” (DOI: 10.1002/anie.202214908)的研究论文。该论文报道了一种精确调控吩噻嗪衍生物构象的分子设计策略,并基于此系统研究了分子构象对其室温磷光性质的影响。该团队受吩噻嗪衍生物在不同状态下具有不同“构象依赖室温磷光效应”的启发,构建了主-客掺杂体系模拟吩噻嗪衍生物的自掺杂状态,成功证明了自掺杂策略构建室温磷光材料的有效性。
已有研究发现,吩噻嗪基团因其N/S杂原子能促进n-π*跃迁及其相应的系间窜越,常用于有机室温磷光分子的构筑。而且,在不同条件下,吩噻嗪衍生物可以呈现两种不同的典型构象,分别为“准轴向”(ax)和“准赤道”(eq)。因此,吩噻嗪类有机室温磷光分子具有产生自掺杂的先天优势。然而,目前报道的基于吩噻嗪衍生物的室温磷光体系大多处于非掺杂或掺杂态。究其原因,应该是缺乏有效的分子构象调控手段,并且对吩噻嗪衍生物构象与室温磷光性质关系的认知不够。因此,探寻分子构象精准的调控手段对于发展吩噻嗪类室温磷光材料非常重要,同时也会促进有机室温磷光机制的深入探索和“分子结构-聚集态调控-材料性能”构性关系的全面总结。
图1. 材料构建方法和吩噻嗪衍生物构象调控策略。
图2. 吩噻嗪衍生物在聚集态时的室温磷光性质
图3. 吩噻嗪衍生物在分散态时的室温磷光性质
图4. 不同状态下ax和eq构象的室温磷光机制
图5. “自掺杂”体系的室温磷光性能
论文信息:
The Effect of Molecular Conformations and Simulated “Self-Doping” in Phenothiazine Derivatives on Room-Temperature Phosphorescence
Mingxue Gao, Yu Tian, Xiaoning Li, Yanxiang Gong, Manman Fang, Jie Yang, and Zhen Li
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202214908
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202214908
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