【消息來源:化學學院】5月27日,化學學院于吉紅院士領導的科研團隊在美國科學促進會出版的《Science Advances》(Science子刊)上發表了題為「分子篩限域碳點:新一類具有超長螢光壽命的熱致延遲螢光材料」(Carbon dots in zeolites: A new class of thermally activated delayed fluorescence materials with ultralong lifetimes)的研究論文。該工作被報導後,引起了國際同行的高度關注。美國化學科技新聞雜誌C&EN News以「延遲螢光的新紀錄」給予了專題報導。
據悉,熱致延遲螢光(TADF)材料因其高的發光量子效率及優異的光電性能,在光電器件、光學傳感、防偽等方面應用前景廣闊。但目前報導的TADF材料主要為有機材料和有機金屬配合物,其延遲螢光壽命通常處於微秒到若干毫秒範圍,並且其發光性對氧氣敏感。因此,開發新一類在空氣條件下具有超長延遲螢光壽命的TADF材料對豐富TADF材料種類,拓寬材料應用領域具有重要意義。
于吉紅院士研究團隊長期致力於分子篩多孔功能材料的合成與製備化學研究。該研究團隊提出了「量子點於分子篩中」的新穎合成策略,通過水熱/溶劑熱合成方法,將碳點原位限域在分子篩晶體之中,成功開發出一類全新的具有超長延遲螢光壽命的TADF材料。通過該方法製備的碳點@分子篩複合材料在室溫空氣條件下即可展現出高達52.14%的螢光量子效率和長達350 ms的延遲螢光壽命。這種獨特的TADF發光現象是因為分子篩的納米空間限域作用可以有效地限制碳點表面官能基團的振轉,穩定三重激發態;材料較小的單重態-三重態能級差(ΔEST)使電子在室溫熱能活化下即可實現從三重激發態到單重激發態的反系間竄躍過程,從而導致了TADF發光現象。此外,分子篩基質可以有效阻隔空氣中的氧氣,避免三重激發態遇分子氧的淬滅,使得材料在空氣環境下展現出延遲螢光現象。「量子點於分子篩中」的合成理念對設計研發具有獨特性能的TADF材料提供了一種全新的思路,並為其在先進光電器件、生物成像等領域的應用開闢了新視角。
該項研究得到國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃和「111」計劃的支持。論文第一作者為化學學院在讀博士研究生劉健聰。
Carbon dots in zeolites: A new class of thermally activated delayed fluorescence materials with ultralong lifetimes. Sci. Adv. 2017; 3: e1603171, DOI: 10.1126/sciadv.1603171.
文獻連結:http://advances.sciencemag.org/content/3/5/e1603171