三重態促進的高效有機固態雷射得以實現

2021-01-21 科技西大

  中國科學院化學研究所光化學重點實驗室趙永生課題組近年來致力於有機固態雷射器的理論研究（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1691-1700）和應用開發（Nat. Commun. 2019, 10, 870）。針對有機光學增益材料載流子遷移率不平衡帶來的極化子損耗問題，構築了具有平衡雙極傳輸特性的電荷轉移複合物增益介質，首次實現了這類材料的受激輻射（Sci. Adv. 2019, 5, eaaw2953），為開發新型雙極傳輸雷射材料提供了有價值的參考。然而，對於最具有挑戰性的三重態損耗，常規思路是利用三重態的化學淬滅來抑制三重態相關損耗。如果能夠有效利用三重態的能量，能夠降低損耗，並將「變廢為寶」，從而顯著提高有機固態雷射的效率。 

相關焦點

  • 三重態促進的高效有機固態雷射實現 為實現有機電驅動雷射提供借鑑
    打開APP 三重態促進的高效有機固態雷射實現 為實現有機電驅動雷射提供借鑑 MEMS 發表於 2020-12-23 13:51:15
  • 科學家實現三重態促進的高效有機固態雷射
    有機半導體材料具有高增益、易加工、機械柔性等優點，基於這些材料開發的有機固態雷射器已在生物化學傳感、光子學通訊和雷射顯示等領域展示出應用潛力。然而，作為有機固態雷射器邁向實際應用的關鍵，有機電驅動雷射器仍未被實現，其核心問題包括載流子遷移率不平衡相關的極化子損耗以及三重態累積引起的吸收損耗和單重態激子湮沒。
  • 化學所實現三重態促進的高效有機固態雷射
    有機半導體材料具有高增益、易加工、機械柔性等優點，基於這些材料開發的有機固態雷射器已在生物化學傳感、光子學通訊和雷射顯示等領域展示出應用潛力。然而，作為有機固態雷射器邁向實際應用的關鍵，有機電驅動雷射器仍未被實現，其核心問題包括載流子遷移率不平衡相關的極化子損耗以及三重態累積引起的吸收損耗和單重態激子湮沒。
  • 趙永生課題組實現三重態促進的高效有機固態雷射
    針對有機光學增益材料載流子遷移率不平衡帶來的極化子損耗問題，他們構築了具有平衡雙極傳輸特性的電荷轉移複合物增益介質，首次實現了這類材料的受激輻射（Sci. Adv. 2019, 5, eaaw2953），為開發新型雙極傳輸雷射材料提供了有價值的參考。然而對於最具有挑戰性的三重態損耗，常規思路是利用三重態的化學淬滅來抑制三重態相關損耗。
  • 並五苯大環的擇形合成及幾何結構對單重態裂變的影響
    然而，最近，它因其能夠進行高效放熱單重態裂變（SF）而引起了人們的興趣。這一過程，一個光子產生兩個三重態激子，作為一種提高傳統無機太陽能電池效率的策略引起了廣泛的興趣，理論上使它們能夠突破理想矽電池33%的肖克利-奎塞爾極限。近年來，形狀持久的大環化合物已經成為能夠在多個長度尺度上排列發色團的支架，使其成為分子模型系統和固態性能的有趣目標。
  • Nature Communications | 通過清除三重態激子抑制有機發光二極體外量子效率衰減
    在過去的幾十年中，已經有各種各樣的材料和方法被用於有機發光二極體（OLEDs）的性能改善。OLEDs有容易製造，機械柔性，重量輕，發光顏色可調性，成本低等優點，但也同樣存在一個最大的問題就是在高電流密度下外量子效率（EQE）顯著降低，被稱為「效率衰減」。主要原因是長壽命三重態激子的積累，導致單重態-三重態湮滅（STA）和單重態粒子密度的降低。
  • 鈣鈦礦雷射器實現室溫連續雷射輸出
    鈣鈦礦半導體材料具有可低成本溶液加工、發光波長可調、發射光譜穩定等優點，作為工作物質在雷射方面具有廣闊的應用前景。論文第一作者、中科院長春應化所研究員秦川江告訴《中國科學報》，室溫下連續激發工作數分鐘後鈣鈦礦雷射將會消失，並且原因仍未可知，這限制了其進一步發展。在有機半導體器件中，正負電荷結合後，可先形成激子再釋放能量，其激子行為與特性已經得到廣泛而深入的研究。
  • 鈣鈦礦雷射器可實現室溫連續雷射輸出
    該雷射器基於新型低成本半導體材料，突破了以往僅能在低溫下連續穩定工作的瓶頸，率先實現了室溫下連續雷射輸出。相關研究成果近日發表於《自然》。在有機半導體器件中，正負電荷結合後，可先形成激子再釋放能量。激子通常分為單重態激子和三重態激子，其中三重態激子直接發光效率低。
  • 科學網—鈣鈦礦雷射器可實現室溫連續雷射輸出
    該雷射器基於新型低成本半導體材料，突破了以往僅能在低溫下連續穩定工作的瓶頸，率先實現了室溫下連續雷射輸出。相關研究成果近日發表於《自然》。 在有機半導體器件中，正負電荷結合後，可先形成激子再釋放能量。激子通常分為單重態激子和三重態激子，其中三重態激子直接發光效率低。
  • 鑭系納米晶體使分子三重態激子發光
    新加坡國立大學的科學家們開發出了一種通過將分子三重態與摻雜鑭系納米顆粒耦合來改善分子三重態的生成和發光採集的方法。這一創新為鑭系納米晶體-分子在光電領域的相互作用提供了新的見解。在分子和混合系統中，三重態激子（結合的電子-空穴對）的產生、控制和轉移是各學科（從物理學、化學到材料科學和生物學）都非常感興趣的話題。
  • Rita的新作:朝往熱力學穩定的三重態卡賓
    從20世紀80年代開始，一系列穩定單重態卡賓受到了廣泛深入的研究，其中包括如今大家耳熟能詳的NHC，以及不那麼耳熟能詳的膦取代卡賓。這些穩定的化合物為有機金屬化學以及小分子催化注入了強大的活力，也拓寬了人們對卡賓穩定性極限的認識。與此相反，穩定的（甚至僅僅是持久的）三重態卡賓則絕少報導。
  • 利用結構雷射合成人造固態晶體結構
    江蘇雷射聯盟導讀：研究人員發明了一種利用結構雷射來實現人造固體晶體結構的方法，製造的能帶只需要調整雷射的模式就可以輕鬆實現，從而可以在一種無創傷性的方法下進入人造晶格的量子物理系統中的混合光子實驗的研究人員，聯合蘭卡斯特大學（ Lancaster University (U.K.)）的研究工作者，在最近發布了一項新的光學技術，僅僅使用雷射人工合成了具有腔極性的固態晶體結構。
  • 《Science》:納米粒子三重態能量轉移助力光化學應用
    X-MOL Tips（點擊閱讀詳情）大多數分子主要處於單重態，即它們的電子總是成對的。
  • Nature重磅:首次在塊狀化合物中觀察到三重態手性超導性
    三重態配對的一個有趣表現是手性p波態，它在拓撲上是非平庸的，為實現馬約拉納邊緣模態提供了一個天然的平臺。然而，三重態配對在固態系統中很少見，到目前為止還沒有在任何塊狀化合物中明確地識別出來。考慮到配對通常是由鐵磁自旋漲落來調節的，含f-電子的鈾基重費米子系統被認為是實現自旋三重態超導性的理想候選系統。
  • 丁古巧團隊Small：全面總結碳基量子點固態發光領域研究進展
    在吸收光能之後，電子從基態躍遷到激發單重態。由於激發單重態不穩定，因此當電子返回基態時能量以光的形式被釋放，從而形成固態螢光。通常，從激發單重態到三重態的轉變是自旋禁止的，但是當單重態-三重態能量差很小（小於0.4 eV）時，電子將在能量激發下通過系統間穿越從單重態轉變為三重態。電子到激發三重態的系間穿越過程是選擇性布居的，當系統經歷從最低三重態（T1）到基態（S0）的輻射躍遷時，就會產生磷光。
  • 二氫卡賓單重態和三重態穩定性的比較
    在《物理有機化學：結構與原理》一書的第186頁有如下一幅圖：當然，教材上的圖是重繪的
  • 太陽導致量子三重態威脅人體DNA
    原標題：太陽導致量子三重態威脅人體DNA 　　瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究者日前展示了小型蛋白質是如何在紫外光的照射下分解為量子三重態的。量子三重態是一種具有活性的狀態，它所能造成的危害大於蛋白質分子分裂破碎所導致的結果。10月21日，該項研究成果發表在美國物理聯合會出版的《化學物理學報》期刊上。
  • 化學所實現高效三線態能量轉移
    自然界高效的捕光和能量轉移過程啟發人們不斷進行仿生工作的探索。迄今為止，單線態能量轉移研究已經獲得了很大進展，然而三線態能量轉移的效率和速率仍然較低。開發高效三線態能量轉移體系對提高電致發光器件效率、磷光傳感與成像以及理解光合作用的三線態光保護機理有重要意義。
  • 材料學院團隊在三線態有機半導體材料領域取得系列重要進展
    由於三線態回歸基態屬於對稱性禁阻，因此三線態材料具有各種不同於單線態材料的新穎性質，在光電和生物等領域都具有廣泛的應用前景。為了有效獲得三線態材料，需要提升單線態與三線態之間的系間竄越常數。如何通過分子設計方法實現系間竄越常數的有效調控，開發高性能三線態有機半導體材料，是一項非常具有挑戰性的工作。
  • 科學網—太陽導致量子三重態威脅人體DNA
    量子三重態是一種具有活性的狀態，它所能造成的危害大於蛋白質分子分裂破碎所導致的結果。10月21日，該項研究成果發表在美國物理聯合會出版的《化學物理學報》期刊上。 研究者用紫外雷射照射氣相的肽分子——酪氨酸和苯基丙氨酸，這些蛋白質都是人體內具有吸光性能的胺基酸分子。隨後，研究者使用紫外到紅外的光譜技術觀察這些分子, 研究它們的結構隨時間的變化。