Advanced Optical Materials:共晶型室温磷光材料的研究进展

由于在光电,传感,生物成像,加密,逻辑门等领域具有应用前景,室温磷光(RTP)一直是当前科学技术中活跃的研究方向之一。纯有机磷光材料具有来源广、易于设计合成、柔性、低成本、低毒性等优势,近年来受到了研究人员的广泛关注。目前,人们通过主客体掺杂、晶体工程、超分子自组装等手段已经获得了一系列具有优异光学性能的RTP材料。共晶是晶体工程中重要方面,可以将两种或多种化合物通过非共价键的形式结合以调控或改善材料的性能,受到了广泛的关注。通过共晶的手段构筑RTP材料体系,既可以进一步优化和改善RTP材料的光学性质,也为深入研究高性能RTP材料的内在发光机制提供了平台。

南京工业大学先进材料研究院安众福教授和黄维院士课题组近日在Advanced Optical Materials上综述了近年来共晶型室温磷光材料的研究进展。作者首先介绍了磷光的发光机理及调控磷光发光性质的手段,主要包括重原子效应、H聚集,n-π跃迁以及共晶和主客体掺杂。其中,有机磷光材料可以与具有不同杂/卤原子的π共轭分子通过弱分子间相互作用形成共晶,因此可以进一步优化和改善RTP的发光特性。因此,作者从RTP共晶材料的设计策略开始,根据共晶中存在的典型相互作用,如卤键,氢键,离子键,π-π相互作用力等,对已报道的RTP共晶材料进行了分类。综述主体详细总结了目前已报道的共晶型RTP材料的光学性质与自组装作用力,重点讨论了各种作用力对磷光共晶光学性能的影响。现有的共晶型RTP材料表明通过控制单个分子的化学计量比,可以有效地调控发色团的分子堆积,实现对磷光激发态性质的调节。同时,与单组分晶体相比,共晶中所形成的新的分子间相互作用力也可以为发色团提供额外的刚性,有效地抑制三线态激子的非辐射跃迁。此外,共晶中存在的杂/卤原子也将进一步促进磷光分子的SOC,有效地促进系间窜跃过程。最后,作者讨论了目前在构筑共晶型RTP材料方面面临的一些挑战,如共晶组装的机理有待明确,有机共晶对磷光发光过程的影响机制有待进一步探讨等,并希望在未来能够开发出更多新型的共晶型RTP材料体系,以进一步完善对该领域的认知。

论文信息:

Recent Advances of Cocrystals with Room Temperature Phosphorescence

Manjeet Singh, Kun Liu, Shuli Qu, Huili Ma, Huifang Shi*, Zhongfu An*, Wei Huang*

Advanced Optical Materials

DOI: 10.1002/adom.202002197