給體-受體（D-A）分子在現代光電領域受到很大關註。外界刺激能夠使得這類分子被極化從而改變材料的光電性質。通常來說，溶液狀態下的極化常常與電荷轉移機理有關，從而帶來波長的改變或者溶液中多發射的現象✋🫳。而在晶體或者固體層面，供體-受體分子的極化通常是通過外部極化源（如電場、磁場🕵️‍♂️🧎、圓偏振光等）來實現的😏。由於難以控製固態中電荷分離的方向，通過內源性化學極化手段很少有人關註。因此研究系統內化學極化的方法十分值得進一步探索🤏。

在分子極化的過程中，分子偶極矩常被用來衡量電荷分離的程度，是在討論系統內分子極化中需要著重關註的問題♕。雙吡啶苯酚🌿，一種兼具電子給體和電子受體的具有D-A骨架的化合物🙍🏽‍♀️，能夠在給體和受體間形成分子間雙氫鍵。在這種選擇性成鍵性能的啟發下，朱亮亮課題組引入結晶水🛌🏻，搭建了一種雙吡啶苯酚為骨架的晶體氫鍵網絡體系🙍🏽，該體系能夠通過氫鍵網絡的作用形成定向的選擇性極化⤵️🚒。

朱亮亮課題組綜合考慮F原子和吡啶基團的作用設計了一系列新型雙吡啶苯酚化合物（圖1a）🙅🏽‍♀️。通過結晶手段，將水橋引入體系內，從而選擇性地將不同分子電子給體和電子受體連接在一起🚴🏿‍♀️。這種有序的氫鍵結構帶來了水誘導的分子間電荷轉移👨‍👧‍👦，同時伴隨著強選擇性的酚羥基和吡啶基團的取向雙極化。這種增強的電荷分離傾向基於體系內部形成的質子化和去質子化傾向（圖1b），因此得到了晶體層面增大的偶極矩（3-5倍）。基於這種性質👩‍✈️，化合物晶體能夠被多個波長激發，並且產生多重發光現象，通過H聚集和J聚集帶來波長的藍移和紅移，最後達到發光區域覆蓋300-610 nm，並且帶來了發光性質的激發依賴現象，能為實現可視化光探測器、檢測長波長範圍可見光的應用提供可能性🟡。

圖1 a）D-A分子的化合物結構及晶體顯微照片。b）水橋誘導的選擇性極化及偶極矩增大示意圖。c）激發和發射性質示意圖。

圖2 不同溶劑下的a）吸收和b）發射圖。c）DPP-F在DMF中515 nm處在不同波長激發下的發射強度。c）不同比例水摻入的DPP-F在DMF溶液的發射🦕。

圖3 a）晶體不對稱單元結構。b）DPP-F👩🏽‍⚖️，c）DPP和d）PP-F的單分子和晶體網絡中的偶極矩，以及氫鍵長度🦵。

圖4 a）激發-發射全譜圖。b）三種晶體的吸收圖。c）三種晶體的聚集形態

圖5 a）DPP-F晶體的CIE坐標圖及具體坐標，b）不同激發光源下晶體的顏色。

這一工作近期發表在《Chemical Science》上🚶‍♀️，課題組研究生邢翌為第一作者。

論文信息：

Yi Xing, Zhongyu Li, Glib V. Baryshnikov, Shen Shen, Danfeng Ye, Hans Ågren, Liangliang Zhu*, Water Molecular Bridge-Induced Regioselective Dual Polarization in Crystals for Stable Multi-Emitter, Chem. Sci. 2022, DOI:10.1039/D2SC00908K.

鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/sc/d2sc00908k