北師大閆東鵬團隊在熱阻型室溫磷光材料研究取得重要進展

2020-09-26 小材科研

分子發光材料由於其在照明、顯示和生物成像等領域的廣泛應用而受到關注。眾所周知，分子體系的發光通常對溫度較為敏感，溫度的升高往往會引起分子發色團的旋轉和晶格振動的增強，從而導致普遍的發光熱猝滅。這種熱猝滅效應嚴重阻礙了高效率發光，同時限制了發光材料高溫下在商業LED的實際適用性。在純無機發光材料中，通過引入中間能級或缺陷態可以在一定程度上降低熱猝滅效應。然而，對溫度零猝滅發光材料的例子仍然十分少見，因此，如何合理開發熱阻發光材料仍然是一個挑戰。

近年來，具有長壽命激發態和延時發光特性的室溫磷光材料（RTP）受到了學術界的廣泛興趣。然而，純有機RTP材料在室溫條件下同樣存在由於熱效應導致的發光效率低等問題，同時不易達到秒級激發態壽命，限制了其在發光可視化和識別方面的應用。綜合考慮到長期以來對熱阻發光材料和超長高效RTP材料的需求，設計具有零猝滅的超長RTP材料可效提升發光量子產率，並對豐富RTP家族具有重要意義。

針對上述科學問題和技術需求，北京師範大學化學學院閆東鵬教授研究組近期開展了熱阻型室溫磷光材料的研究，通過利用金屬滷化物四面體團簇和四苯基磷單元共晶組裝，獲得了新型有機-無機雜化材料，實現了在很寬的範圍內(220 K以上)對溫度的零猝滅超長磷光。

圖1. (a，b) (Ph4P)2CdX4和(c，d) (Ph4P)2Cd2X6，顯示了氫鍵以及C-H···π,以及(Ph4P)2Cd2Cl6和(Ph4P)2Cd2Br6內的X···π相互作用。

不同於基於結構扭轉和相變零猝滅發光機制以及基於分子剛性的長壽命RTP機制，這項工作利用了熱活化延遲螢光（TADF）波段作為能量緩衝層來補償隨著溫度升高導致的磷光損失，因此為實現零猝滅發光提供了一條新途徑。此外，通過利用激發依賴的四種金屬滷化物的RTP特性，可以將金屬滷化物的不同組合用於摩爾斯電碼加密和時間分辨信息邏輯門。因此，這項工作發展了利用零猝滅效應獲得高效固相RTP的有機-無機雜化材料。0D金屬滷化物雜化物的設計有望為開發用於熱阻發光和信息編碼特性的超長RTP提供新方法。

該項工作近期發表在Nature Communications上，研究得到了國家自然科學基金，教育部霍英東教師基金，英國皇家學會牛頓高級學者基金，北京市科技新星計劃等課題資助。通訊作者為閆東鵬教授，第一作者為北京師範大學2018級研究生劉書雅，博士生方曉雨和路博參與了該項工作。

來源：北京師範大學

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18482-w

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