近年来,具有长寿命激发态和延迟发光的分子室温磷光材料(RTP)在光学成像、生物治疗、显示器、传感以及防伪等领域受到了广泛关注。相比于传统的无机长余辉材料,纯有机RTP体系具有生物毒性小、容易制备、加工性能好、成本低等优点。然而,纯有机RTP材料很少能达到数秒级激发态寿命,很大程度上限制了其在发光可视化和识别方面的应用。目前,实现纯有机RTP策略有以下几种:例如,通过引入重原子,可以加强旋轨耦合、促进系间窜越;通过增强体系刚性,可以减少三线态非辐射能量损失。然而,设计合成与无机发光体系媲美的长寿命有机RTP材料依然是一个巨大的挑战。
近期,北京师范大学化学学院闫东鹏教授课题组借鉴无机长余辉体系设计中基于热激发能量传递的思路,提出了利用热活化延迟荧光(TADF)辅助F?rster共振能量转移(FRET)实现超长有机RTP的机理。为了证实该机理,首先选择了能级匹配和取向适合的有机分子,其中热活化延迟荧光分子三聚氰胺(ME)作为能量给体(donor),磷光分子邻苯二甲酸(PA)、间苯二甲酸(IPA)和对苯二甲酸(TPA)作为能量受体(acceptor),据此建立了三个氢键组装共晶模型体系(PA-ME,IPA-ME,TPA-ME)。通过稳态/瞬态光谱技术,发现相比于前驱体,三种共晶材料的RTP寿命大大提高,其中IPA-ME的磷光寿命可达2 s,高于目前报道的大多数纯有机长余辉材料。实验结果证明,磷光寿命的提高是依靠热活化延迟荧光分子ME到受体的有效能量转移(效率高达76%),证实了TADF和FRET协同作用下实现超长室温磷光的设想,也为构筑纯有机长余辉材料提供了新的策略。此外,利用磷光时间分辨的特点,进一步发展了该类材料在信息加密和指纹识别领域中的应用。
该项工作得到973计划、国家自然科学基金和北京市自然科学基金等课题资助,近期发表于Advanced Functional Materials,2018,1807599:Hydrogen-Bonded Two-component Ionic Crystals Showing Enhanced Long-lived Room Temperature Phosphorescence via TADF-Assisted F?rster Resonance Energy Transfer,北京师范大学化学学院2017级硕士生周博为论文第一作者。
- 华南理工大学赵祖金教授课题组 Sci. Adv.: 纯有机室温磷光敏化剂制备高性能超荧光OLED 2025-03-24
- 北林彭锋教授团队 Adv. Mater.:基于可食用魔芋多糖制备3D打印室温磷光材料 2024-04-26
- 贵州大学赵江 AFM:超长热激活延迟荧光加有机磷光型颜色可调和高温型有机长余辉 2024-04-10
- 四川大学王玉忠院士团队陈思翀教授/吴刚教授 Adv. Sci.:多尺度耦合复合准固态电解质助力火安全长寿命锂金属电池 2025-03-28
- 东华大学武培怡/雷周玥团队 EES :多级逐层旋转结构凝胶电解质助力高容量、超长寿命、力学鲁棒性水系锌离子电池 2025-03-03
- 东华大学武培怡/焦玉聪团队 ACS Nano:高保水凝胶电解质助力锌空电池长寿命循环 2024-12-20