Advanced Functional Materials:水相长寿命有机室温磷光纳米晶组装体

有机室温磷光(RTP)由于分子结构多样、发光寿命长、毒性低等特点在光电、传感及生物等领域具有广阔的应用前景。然而,有机化合物激发单重态系间窜越到三重态以及三重态辐射跃迁回到基态(磷光)的过程自旋禁阻,因此室温下很难观察到有机化合物的磷光。近年研究表明,通过分子设计有效促进旋轨偶合,抑制非辐射失活,可在聚合物、晶体等刚性介质中观测到有机化合物的室温磷光,但水相有机室温磷光体系亟待开发。

中科院理化所吴骊珠院士团队致力于开发水相有机室温磷光材料。在前期工作的基础上(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 5045; Sci. China Chem. 2019, 62, 1194),研究成员近日通过胶束辅助组装的策略,制备了基于给-受体类分子的纳米晶组装体,实现了水相中可见光激发的长寿命有机室温磷光。值得注意的是,同样的分子在刚性大块晶体中观察不到有机室温磷光,而以热致延迟荧光为主。通过系统的光谱研究、晶结构分析以及理论计算,团队成员揭示了分子间相互作用,重原子效应以及分子的堆积方式决定了水相纳米晶组装体中长寿命室温磷光以及固态晶体中的热致延迟荧光特性。这一研究表明精巧的组装策略是实现水相有机室温磷光的有效手段,分子堆积方式的差别可引起纳米晶组装体与大块晶体发光行为不同,为进一步探索纯有机室温磷光的内在发生机制以及新型水相有机室温磷光材料提供新的视角和平台。

相关研究成果以“Pure Organic Room Temperature Phosphorescence from Unique Micelle-Assisted Assembly of Nanocrystals in Water”为题发表于近期的Advanced Functional Materials (DOI:10.1002/adfm.201907282)。该论文的第一作者是理化所硕士生汪晓芳,通讯作者是理化所陈玉哲副研究员和吴骊珠院士。

理化所肖红艳副研究员在理论计算方面提供了大力支持。相关工作得到科技部,国家自然科学基金委和中国科学院先导计划资助。