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  近年來，具有先進(jìn)光學(xué)性能的有機(jī)功能材料因其在發(fā)光二極管、太陽能電池甚至疾病診斷和治療等方面的廣泛應(yīng)用備受關(guān)注。因此，如何通過一些簡單、易行的通用策略來改善有機(jī)功能分子的光學(xué)性質(zhì)就成為了該領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。近日，劉斌教授團(tuán)隊在《Modulating the Optical Properties and Functions of Organic Molecules through Polymerization》一文中介紹了一些通過聚合調(diào)節(jié)有機(jī)分子光學(xué)性質(zhì)和功能的相關(guān)內(nèi)容，點(diǎn)明聚合技術(shù)在高性能光學(xué)材料設(shè)計中帶來的新機(jī)遇。

  文章由雅布隆斯基能級圖(圖1)出發(fā)，介紹了一些常見的有機(jī)光功能材料的機(jī)理，并從中指出調(diào)節(jié)功能分子單重激發(fā)態(tài)和三重激發(fā)態(tài)之間的躍遷是改善有機(jī)分子相應(yīng)光學(xué)性質(zhì)的一種重要途徑。與小分子相比，聚合物往往擁有更多的系間竄越和反系間竄越通道，因此在理論上單重激發(fā)態(tài)和三重激發(fā)態(tài)之間的躍遷在聚合物中會更加有效。基于此，通過合理設(shè)計，聚合物有望獲得更加優(yōu)異的光學(xué)性能。

圖1 光敏劑、RTP材料和TADF材料的作用機(jī)理及聚合效果

  接下來，文章介紹了聚合過程如何對多種不同類型有機(jī)分子的光學(xué)性質(zhì)和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。與小分子相比，共軛聚合物聚合后加長共軛長度，使聚合物表現(xiàn)出吸收和發(fā)射波長的紅移；通過增強(qiáng)的系間竄越過程，共軛聚合可以增強(qiáng)光敏劑的光敏效應(yīng)，以提升其相應(yīng)的光動力治療效果或光催化效率；交聯(lián)聚合實(shí)現(xiàn)一個剛性的微環(huán)境以穩(wěn)定三重態(tài)激子，產(chǎn)生室溫磷光；共軛聚合還可以增強(qiáng)反系間竄越過程，以產(chǎn)生熱活化延遲熒光；在共軛體系中，聚合還可以增加單體之間的空間共軛效應(yīng)，以產(chǎn)生聚合誘導(dǎo)發(fā)光的效果。

  在文章的結(jié)尾，作者對可通過聚合調(diào)節(jié)的其它光學(xué)性能(如光熱效應(yīng))進(jìn)行了初步預(yù)測，并指出了該領(lǐng)域一些值得進(jìn)一步研究的方向，包括聚合物類型、聚合物的缺陷和聚合物結(jié)構(gòu)與分子量對光學(xué)性能的影響等等。

  文章于2021年8月在線發(fā)表于《Materials Horizons》（Wenbo Wu* and Bin Liu*, “Modulating the Optical Properties and Functions of Organic Molecules through Polymerization”, 2021.）。其通訊作者為新加坡國立大學(xué)的劉斌教授，第一作者和共同通訊作者為天津大學(xué)的武文博教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D1MH01030A