近紅外發(fā)光高分子材料因其兼具近紅外光發(fā)射與高分子的柔性、可大面積溶液加工等特點，在光電通訊和生物成像等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)近紅外發(fā)光高分子材料的設(shè)計思路是通過將給電子單元（D）與拉電子單元（A）交替共聚制備D-A型共軛高分子減小帶隙。雖然D-A型窄帶隙共軛高分子在近紅外有機發(fā)光二極管（NIR-OLED）中已經(jīng)有了成功的應(yīng)用，但是由于帶隙顯著減小導(dǎo)致的非輻射能量損失指數(shù)級的增長，導(dǎo)致常見的D-A型高分子表現(xiàn)出寬的光譜發(fā)射（半峰寬100-150 nm）與低熒光量子效率（＜ 0.2），限制了該類材料作為高效近紅外發(fā)光材料的應(yīng)用潛力。
圖一. D-A型共軛高分子與本工作的有機硼均聚高分子
近期，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所劉俊研究員團隊報道合成了一類有機硼共軛均聚高分子材料，該類高分子實現(xiàn)了近紅外光發(fā)射、窄發(fā)光譜帶以及高熒光量子效率的特點。其策略是通過構(gòu)筑具有分子內(nèi)D-A效應(yīng)的大位阻均聚高分子，紅移發(fā)射光譜，抑制高分子聚集。
該工作中，通過將硼上的氟取代基團替換為強給電子性質(zhì)的二苯醚取代基，通過分子內(nèi)D-A效應(yīng)使得單元自身紅移光譜，同時二苯醚與分子骨架平面正交產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)抑制分子聚集。此外，在氮原子上引入不同給電子能力烷基取代，進一步加強分子內(nèi)D-A效應(yīng)調(diào)控光譜。高分子均聚物通過經(jīng)典的Yamamoto偶聯(lián)反應(yīng)獲得，剛性的高分子骨架結(jié)構(gòu)減小扭轉(zhuǎn)使得高分子具有小的非輻射能量損失。作為結(jié)果，均聚高分子PB-FPO表現(xiàn)出750 nm的近紅外發(fā)射，半峰寬50 nm，溶液態(tài)熒光量子效率達70%，基于該高分子制備其光轉(zhuǎn)換器件，可以將610 nm的入射光完全轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>750 nm出射光，器件外量子效率為1.8%（圖二）。
圖二. 高分子PB-FPO分子結(jié)構(gòu)與薄膜發(fā)射光譜；光轉(zhuǎn)換器件示意圖
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c02370
