近年來,室溫磷光材料因其在光電、信息處理和生物成像等諸多方面巨大的應用潛力而得到廣泛的關注。和傳統的無機或金屬有機配位磷光材料相比,純有機磷光材料具有低毒性,易于合成、修飾,原料來源廣泛等優點。然而目前純有機室溫磷光材料的發光母體,尤其是高效發光的母體種類依舊不多。如何拓展純有機室溫磷光分子庫以及調控室溫磷光性能、降低材料合成成本、提高分子材料構建過程的經濟性,仍然是面臨的重要挑戰。
硫代色滿酮具有羰基結構單元,能夠通過n→π*躍遷彌補系間竄越過程中角動量的變化以促進磷光發射。同時,由于能隙定律(energy gap law),分子內電荷轉移(ICT)也能在一定程度上促進系間竄越過程。利用聚乙烯醇(PVA)豐富的氫鍵網絡和較為剛性的環境抑制分子的非輻射躍遷并隔絕氧氣后,硫代色滿酮衍生物表現出強烈的磷光發射(Ф = 44.0%)。該工作對新型磷光團的設計提供了一種新的可能性。
圖1. 基于硫代色滿酮結構的新型高效發光磷光團的化學結構式和簡化的雅布朗斯基能級圖
此外,利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)弱的氧氣隔絕能力和硫代色滿酮強磷光發射的特性,能夠構建光激活型室溫磷光材料。自然狀態下,硫代色滿酮的磷光發射會被聚甲基丙烯酸甲酯中微量的氧氣猝滅。在紫外光持續的照射下,聚合物基質中的氧氣逐漸被消耗,磷光逐漸增強。撤去紫外光后,環境中的氧氣再次緩慢滲透進聚合物基質中,從而導致磷光的猝滅。這一光激活過程能夠多次重復實現而無明顯的對比度下降。該材料在防偽標簽等方面表現出較高的應用前景。
圖2. a) 聚合物材料TDI@PMMA的光激活現象; b) 聚合物材料HTO@PVA的光致發光光譜和發光量子產率;c) 聚合物材料FTO@PMMA制作的防偽標簽
相關論文發表在Advanced Functional Materials上,文章的通訊作者為華東理工大學馬驤教授,第一作者為博士生馬良偉,該研究工作得到了田禾院士的悉心指導。研究成果得到了國家自然科學基金委基礎科學中心項目、國際合作重點項目、優青項目和上海市優秀學術帶頭人等項目資金的支持。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202010659
導師介紹:
馬驤:https://www.x-mol.com/groups/XiangMa
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