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磷光性能研究获新进展 -《先进材料》发表李振课题组研究成果

发布时间:2017-06-02  作者:  浏览:75次

新闻网讯(通讯员谢育俊、姬建建)化学与材料领域顶级期刊Advanced Materials(《先进材料》,IF=18.96)近日发表化学与分子科学学院李振教授课题组研究成果:有机分子的排列方式对其室温磷光性质的影响。

论文题为How the Molecular Packing Affects the Room Temperature Phosphorescence in Pure Organic Compounds: Ingenious Molecular Design, Detailed Crystal Analysis, and Rational Theoretical Calculations(《分子排列如何影响纯有机化合物的室温磷光性能:精心的分子设计,详尽的晶体剖析,以及合理的理论计算》),第一作者是博士研究生谢育俊,通讯作者是李振。

磷光是一种长寿命的发光现象,室温磷光通常可以在无机化合物中观察到,如夜明珠。传统观念认为,对有机化合物而言,磷光只能在低温下获得。这是由于:一方面,在有机化合物中激子处于高度的局域化,并且非常容易复合,对于磷光这种长寿命过程非常不利;另一方面,磷光的产生需要克服分子本身的自旋禁阻与无辐射跃迁的限制。然而近几年的研究表明,可以通过在有机分子中引入醛基、羰基、卤原子等增强自旋轨道耦合效应,或者采用结晶、刚性基质、氘取代等方法抑制无辐射跃迁,得到寿命可达秒级的室温磷光。但是对于固态下分子的堆积方式对其磷光的影响仍然缺少清晰的认识。

对此,李振团队设计了三个在溶液中光谱性质很相似,但固态表现出完全不同发光性能的化合物。由于羰基和咔唑这两个都拥有较强的自旋轨道耦合效应基团的引入,三个分子都具有室温磷光性质。通过对晶体中分子的堆积方式的研究,结果表明面对面的排列方式有利于增强磷光的寿命和发光强度。理论计算结果表明,分子面对面的堆积有利于减小单线态激发态(S1)能量,并且能促进聚集体的共轭作用。较好的面对面堆积能增强分子之间的电子耦合作用,从而使三线态激子得到稳定,导致磷光增强。

进一步研究发现,化合物CPM还具有另一种晶体CPM-A,两个晶体非常相似,其晶胞参数基本相同,唯一的区别在于CPM-A晶体中分子的堆积更加松散。对两个晶体的XRD和固态13C核磁测试确认这两个晶体具有不同的结构。CPM-A晶体的室温磷光相比CPM极弱,更加确认了紧密的分子堆积对室温磷光极为重要。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金和国家重点基础研究发展计划的资助。


>>>论文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606829/abstract

(本文转载自武汉化学与分子科学学院