材料的多發射性質與當代許多前沿領域息息相關,如白光、多色轉換、比率傳感、防偽編碼等,近年來在材料和生物醫學等各個領域引起了廣泛的關註。為了避免多種不同發光體混用引起的批量重現性差🐸,能量幹擾,顏色失真等問題,近年來能夠產生多發射的單一發光團已成為相關領域的熱門研究目標。然而,這些發光團的多發射特性在很大程度上取決於晶體的堆積方式和特定的分子構象,其多發射性質往往在分子的構象或特定晶體堆積方式被破壞後而消失😷。此外,晶體材料的高脆性、低柔韌性和較差的加工性也嚴重限製了它們的實際應用。
相反,無定形多發射材料在解決這一困境方面顯示出巨大的潛力,因為無定形材料不需要刻意維持發光分子的介觀有序性。因此👯♀️,其光物理性質有望主要取決於分子結構設計🏊♀️,而不是特殊的晶體堆積方式🧝♀️。而且🧜🏼♂️🧑🏻🍳,材料無定形的狀態更加有利於發光性質的原位調控。然而,由於有機分子在無定形態下不可預測的分子構象和分子堆積方式,並且缺乏有效的分子設計策略,因此在無定形單發光團體系中實現多發射行為以及可控的多發射性質調控仍然是一個挑戰。
近日,沐鸣娱乐朱亮亮教授團隊在Angew上發表了題為“Engineering Tunable Ratiometric Dual Emission in Single Emitter-based Amorphous Systems”的研究論文🧒🏻,報道了一種開發基於單一發光團的無定形雙發射材料的新策略。在充分考慮分子剛性和激發態能級平衡的情況下,通過合理的分子設計,合成了一系列基於單發色團的雙發射螺環多硫芳烴分子☄️。它們的發射波長可以通過改變電子受體來調節。
圖1. 螺環多硫芳烴分子的結構和設計策略(上)。無定形單組份薄膜體系發光性質的調控示意圖(下)。
此外👊🏼,通過簡單地將發光團摻雜在聚合物薄膜中🍎,製備了柔性透明的無定形薄膜體系🕕🙍🏼♀️。由於螺環多硫芳烴分子獨特的分子結構,快速的系間竄越能力,合適的能隙以及剛性聚合物 對三重態激子猝滅地抑製作用,所製備的無定形薄膜體系同樣表現出熒光-磷光雙發射性質。由於磷光對外界環境地敏感性(三重激子對氧和溫度敏感),該薄膜體系具備了特定的光和熱刺激響應能力。
圖2. 無定形單組份薄膜體系發光性質的光刺激調控
該無定形薄膜體系的發射顏色可以在光和熱地刺激下💂🏻,實現在黃色和藍色之間(包括白光發射)可逆的原位調節。在調控過程中,相對穩定的熒光信號可以作為內在參考信號,可以提高整個系統發光顏色調控地相對準確度。該系統的最高光致發光量子效率在光激活後可達48% 以上🆗。此外👷🏿🧑🏿🎨,該無定形單組分薄膜體系的圓偏振發光性質可以在溫度地刺激下實習在圓偏振磷光和圓偏振熒光之間進行可逆切換。
圖3.無定形單組份薄膜體系發光性質的熱刺激調控
考慮到這種無定形單組份的薄膜材料體系具有豐富的光學信號集成和高度可控地多光學信號調節,作者探索了該材料在智能防偽中的應用,展現了優異地高安全性。
Glib V. Baryshnikov, Bin Wu, Rashid R. Valiev, Shen Shen, Man Zhang, Xiaoyan Xu, Zhongyu Li, Guofeng Liu, Hans Ågren, Liangliang Zhu*, Engineering Tunable Ratiometric Dual Emission in Single Emitter-based Amorphous Systems. Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202318159.
(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318159)
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朱亮亮課題組:http://zll.fudan.edu.cn/index.html