近日,華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心的馬驤教授團隊在有機室溫磷光材料領(lǐng)域連續(xù)取得重要進展,相關(guān)研究成果分別在線發(fā)表于化學領(lǐng)域國際著名期刊德國《應(yīng)用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201914513)和英國皇家化學會旗艦刊物《化學科學》(Chem. Sci. 2019, DOI: SC-EDG-10-2019-005502)。
室溫磷光(Room-temperature phosphorescence, RTP),作為較為特殊的一類長壽命光致發(fā)光現(xiàn)象,因其較大的斯托克斯位移和對環(huán)境因素的多重響應(yīng)性,在有機發(fā)光二極管、傳感檢測和防偽材料等領(lǐng)域得到了廣泛的重視。已經(jīng)報道的純有機室溫磷光大多基于晶體、聚合物、小分子等固態(tài)體系,而液態(tài)或溶液態(tài)的純有機室溫磷光往往很難實現(xiàn)。
針對這一問題,田禾院士、馬驤教授科研團隊利用常見的超分子大環(huán)主體分子葫蘆[8]脲和簡單的染料客體分子,首次實現(xiàn)基于主客體組裝的可見光激發(fā)水相純有機室溫磷光。這一特殊的主客體絡(luò)合物也被用于實現(xiàn)Hela細胞成像以及多色發(fā)光水凝膠的制備,具有潛在的生物應(yīng)用價值。這一通過組裝誘導發(fā)光(Assembling-Induced Emission)實現(xiàn)水相純有機室溫磷光的策略,打破了前期工作中溶液態(tài)磷光猝滅的限制,有望在時間分辨成像領(lǐng)域結(jié)合磷光的長壽命特性實現(xiàn)新的突破,為水相室溫磷光的構(gòu)建提供了新的思路。
另一方面,迄今為止,有關(guān)近紅外室溫磷光的研究成果鮮有報道,并且研究對象多為含重金屬的有機配合物。針對設(shè)計制備具有長波長(如近紅外)發(fā)射的有機室溫磷光材料,并拓展其在化學生物學等領(lǐng)域的應(yīng)用這一難點問題,馬驤教授團隊使用了一種巧妙但高效的自由基聚合方法,將含碘的Bodipy染料與丙烯酰胺共聚,得到了一系列由可見光激發(fā)、具有近紅外室溫磷光發(fā)射的無定形態(tài)聚合物材料。該體系通過引入碘原子來促進系間竄躍,其使用的丙烯酰胺聚合物剛性結(jié)構(gòu)不僅可以減弱發(fā)光分子的振動,也可以減少外界的氧氣等猝滅因素的干擾,從而減少非輻射躍遷。此外,通過在聚合反應(yīng)中引入交聯(lián)劑和含有四重氫鍵的基團,該研究團隊還得到了具有快速自修復功能的近紅外室溫磷光凝膠。
以上研究工作主要由博士研究生汪潔和張婷在馬驤教授指導下完成,得到了田禾院士的悉心指導,在單晶測試解析方面得到了解永樹教授、湖北大學研究生羅梟鵬和日本理學公司嚴子耳工程師的大力幫助。研究成果得到了費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心、國家自然科學基金基礎(chǔ)科學中心項目和優(yōu)青項目、上海市曙光計劃等項目資金的支持。
近期以來,田禾院士、馬驤教授團隊在基于功能染料的有機光電功能組裝材料領(lǐng)域取得了一系列重要成果(JACS, 2018, 140, 1916; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10854; ACS Appl. Mater. Inter., 2019, 11, 14399; Adv. Optical Mater. 2019, 7, 1901277; Chem. Sci. 2018, 9, 5709等),并受邀在國際頂級化學期刊Acc. Chem. Res. (2019, 52, 738)撰寫了綜述。
文章鏈接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201914513
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc05502a#!divAbstract
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