兼具热活化延迟荧光和力致变色特性的有机荧光分子

近年来,有机力致变色荧光(MCL)材料由于其独特的刺激响应性质引起了科学界的研究兴趣。一般而言,有机力致变色荧光材料是指在外界刺激(例如:力、热、蒸汽、酸碱性等)作用下,发光性能(发光强度、颜色等)明显改变的一类有机材料。利用这一现象,有机力致变色荧光材料在信息存储、防伪和传感等领域展现出潜在的应用价值。在取得显著进展的同时,有机力致变色荧光材料依旧存在激子利用率不高,多色转变材料少等问题。开发激子利用率高的多色力致变色荧光材料具有重要意义。目前,热活化延迟荧光(TADF)材料由于其较高的激子利用率而受到广泛关注。在热能的帮助下,其最低激发三线态(T1)激子能够克服能垒到达最低激发单线态(S1)进行发光,从而获得较高的激子利用率。研究人员将热活化延迟荧光特性引入到有机力致变色材料中,有效提高了该类材料的激子利用率。然而,具有TADF特性的多色力致变色荧光材料非常有限。

近期,武汉大学化学与分子科学学院杨楚罗教授团队通过合理的分子设计构建了一类兼具三种发光颜色转变现象和热活化延迟荧光特性的有机力致变色材料(5,7TzPmPXZ),其中三唑并嘧啶单元作为电子受体,吩噁嗪作为电子给体,通过苯环连接的方式,实现了前线分子轨道的有效分离,从而使5,7TzPmPXZ表现出显著的热活化延迟荧光特性。此外,5,7TzPmPXZ的固体在多种外界刺激(力,热,蒸汽等)作用下,发射波长能在黄光、橙红光以及深红光三色中可进行有效转换。通过进一步的测试证明,5,7TzPmPXZ的多色转变源于其固体中微晶与无定型粉末间的可逆相变。以5,7TzPmPXZ为发光层制备的溶液旋涂器件,实现了41.9 cd A-1的电流效率和14.3%的最高外量子效率,这是目前基于溶液旋涂的黄光器件的最高效率之一。此项研究不仅拓展了有机力致变色荧光材料的结构,而且为开发具有TADF特性的多色力致变色荧光材料提供了可行途径。相关工作发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201801071),杨楚罗教授为通讯作者,博士研究生曾旋为第一作者。

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