Advanced Optical Materials:金属-有机框架开启圆偏振发光

圆偏振发光(Circularly polarized luminesence,CPL)是指手性发光化合物受激发射出左旋或右旋圆偏振光的现象。具有CPL性质的手性材料在化学传感、生物探针、三维显示和光学存储等领域具有广阔的应用前景,成为近年来化学材料领域的研究热点。与传统的具有CPL活性的材料,如有机分子、聚合物、金属有机配合物和液晶等相比,金属-有机框架(Metal-organic framework,MOF)作为一类新兴的晶态有机-无机杂化多孔材料,因其结构的可设计性、多样性以及功能的可调节性,更彰显广泛的潜在应用。在有机发光体系中,通过引入发色团合成制备CPL材料已经被广泛报道。然而,具有CPL活性的金属-有机框架材料构筑策略的研究还鲜有报道。

暨南大学化学与材料学院、广东省功能配位超分子材料及应用重点实验室周小平和李丹教授研究团队利用手性环己二胺、4-咪唑甲醛及其衍生物和溴化锌,自组装合成了一系列具有eta拓扑结构的金属-有机框架和立方型金属-有机笼(Metal-organic cage,MOC)。其中,由于空间位阻的因素,咪唑配体在2位上取代基的变化导致了自组装产物中配体采用不同的构象:“开放”(MOF)或“封闭”状态(MOC)。由于取代基的不同导致合成得到的手性MOF和MOC材料,均表现出相似的圆二色性和光致发光性质。但是,只有MOF表现出明显的CPL活性,而MOC没有观测到CPL信号。理论计算结果表明,“开放”的配体构象可以促进手性基团与发色团产生有效的分子内电荷转移,影响其激发态电子结构,从而开启了金属有机框架的CPL特性。同时,MOF中自组装形成的超分子手性螺旋链对材料的CPL信号可能具有进一步的增强作用。

该研究成果提出通过调节MOF中配体的构象和控制其自组装的方式,实现了CPL的开启,拓展了MOF作为CPL活性材料的可能性,为制备新型CPL材料提供了新的思路。 相关论文“Xue-Zhi Wang, Meng-Ying Sun, Zhijin Huang, Mo Xie, Ruishan Huang, Huihui Lu, Zujin Zhao, Xiao-Ping Zhou,* and Dan Li*,  Turn-On Circularly Polarized Luminescence in Metal–Organic Frameworks”发表在最近的Advanced Optical Materials上。