近期,南開大學(xué)劉育課題組發(fā)現(xiàn)了一類苯基吡啶鹽分子,在葫蘆[6]脲的包結(jié)作用下能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)率和長壽命的室溫磷光。其中,81.2%的磷光量子產(chǎn)率仍然是迄今純有機室溫磷光量子產(chǎn)率的最高紀錄(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 6028-6032.),而2.62 s的壽命也躋身純有機室溫磷光超長壽命之列(Chem. Sci., 2019, 10, 7773-7778.)。
在前期研究基礎(chǔ)上,劉育團隊利用聚合與鍵合的協(xié)同作用,實現(xiàn)了長壽命和高產(chǎn)率的室溫磷光發(fā)射(圖1)。該協(xié)同策略包括兩部分,分別為丙烯酰胺聚合增強和葫蘆脲主體鍵合增強。首先,他們在4-苯基吡啶和4-溴苯基吡啶上引入雙鍵,再與丙烯酰胺聚合,成功的將磷光團引入到聚合物中。在254 nm光照下,他們發(fā)現(xiàn)兩種共聚物都能發(fā)射出室溫磷光,其中共聚物PH擁有長壽命(壽命長達2.46 s),而共聚物PBr具有高量子產(chǎn)率(磷光量子產(chǎn)率達到57%)。
圖1. 協(xié)同增強策略實現(xiàn)高產(chǎn)率和長壽命室溫磷光。
圖2. 不同比例共聚物的光物理性質(zhì)。
這種高量子產(chǎn)率和長壽命的室溫磷光,是否還能進一步提升呢?通過系統(tǒng)的研究磷光團取代度對共聚物磷光的影響,他們發(fā)現(xiàn),不同取代度的共聚物磷光性能明顯不同,隨著取代度的增加,其磷光顯著猝滅,壽命也急劇縮短(圖2)。很明顯,這種猝滅對室溫磷光是不利的,為了解決這一問題,他們設(shè)想利用葫蘆脲對磷光團的鍵合阻止這種猝滅。果然,葫蘆脲的引入使得聚合物的壽命和磷光量子產(chǎn)率都得到了提升,分別達到2.81 s和76 %,實現(xiàn)了磷光發(fā)射的進一步增強。這充分證明了葫蘆脲大環(huán)的引入能夠有效的阻止磷光猝滅,證實了高分子聚合與主客體鍵合聯(lián)合提升純有機室溫磷光的協(xié)同策略是可行的。而且,對比實驗表明,聚合增強與鍵合增強在實現(xiàn)高性能室溫磷光的過程中均發(fā)揮著不可或缺的作用。
利用聚合物的不同壽命,團隊成功的將該磷光材料應(yīng)用于三重壽命編碼的數(shù)字加密和漢字加密,展示了其在信息加密與防偽等領(lǐng)域的應(yīng)用前景(圖3)。該工作為實現(xiàn)高產(chǎn)率和長壽命的純有機室溫磷光提供了新思路。
圖3. 三重壽命編碼的數(shù)字加密和漢字加密。
這一成果近期發(fā)表在 Angewandte Chemie International Edition 上,張治元博士和碩士研究生許文文為論文共同第一作者。
參考資料:
【1】A Synergistic Enhancement for Realizing Ultralong and Efficient Room-Temperature Phosphorescence,Zhi-Yuan Zhang+, Wen-Wen Xu+, Wen-Shi Xu, Jie Niu, Xiao-Han Sun, Yu Liu*,Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202008516
【2】南開大學(xué):https://chem.nankai.edu.cn/info/1108/13444.htm
聲明:化學(xué)加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn