純有機室溫磷光材料憑借其長壽命的發(fā)光、多樣化的設(shè)計和方便制備等特點有望在光電材料和生化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。華東理工大學田禾院士、馬驤教授科研團隊在該研究領(lǐng)域取得了突破性進展，《德國應(yīng)用化學》近日以“Amorphous Pure Organic Polymers for Heavy-Atom-Free Efficient Room-Temperature Phosphorescence Emission”為題，在線報道了該團隊在純有機室溫磷光材料領(lǐng)域的研究工作（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10854-10858）。
迄今為止，已報道的室溫磷光材料多數(shù)為無機物或含貴金屬的有機配合物，往往價格高昂且毒性較大，難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)制備，因此急需發(fā)展制備純有機室溫磷光材料。純有機分子的三線態(tài)激發(fā)態(tài)很容易通過熱力學振動等非輻射過程或接觸到猝滅因子如氧氣而失活，因而純有機體系很難產(chǎn)生長壽命且具有高效量子產(chǎn)率的室溫磷光發(fā)射。目前純有機室溫磷光體系的構(gòu)建大多集中于高度有序的晶態(tài)結(jié)構(gòu)或剛性基質(zhì)包埋材料，但此類體系在制備固體薄膜發(fā)光器件方面仍面臨諸如重復性不佳和加工過程繁瑣等問題，進一步限制了該類材料的商業(yè)應(yīng)用。
該研究工作中，研究團隊通過將各種含氧官能團取代的苯基磷光單體與丙烯酰胺簡單二元共聚，非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發(fā)射的無定形態(tài)聚合物材料。此類無定形態(tài)材料因其超長的壽命和高效的量產(chǎn)可以通過肉眼觀察到發(fā)光現(xiàn)象，并且值得注意的是，該工作中利用氧原子上孤對電子促進的n–π*躍遷來提高系間穿越幾率，代替了該類體系中常見的鹵素重原子，實現(xiàn)了無重原子無定形態(tài)的室溫磷光發(fā)射。丙烯酰胺聚合物鏈之間的氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)既能固定磷光團來抑制其非輻射躍遷，也能提供微環(huán)境來隔絕猝滅分子，從而確保該體系能實現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時，由于體系中并未使用到鹵素重原子，使得三線態(tài)發(fā)光壽命大大增加，移除激發(fā)光源后發(fā)光現(xiàn)象仍可以持續(xù)5 s。該研究成果首次報道了無重原子無定形態(tài)純有機室溫磷光聚合物材料，制備方法新穎、簡便且通用，受到了期刊編輯和審稿人的高度評價（Top 5%），并被選為VIP論文和期刊內(nèi)封面報道。
田禾院士和馬驤教授為論文的共同通訊作者，指導碩士生徐超和博士生汪潔共同完成此項研究工作。
近年來，國家優(yōu)秀青年基金獲得者馬驤教授在在基于超分子方法構(gòu)建有機發(fā)光（熒光和室溫磷光）材料領(lǐng)域取得了一系列重要進展：基于環(huán)糊精主客體作用構(gòu)建具有多色（含白光）熒光發(fā)射的超分子體系（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 13541）；純有機單分子多色（含白光）熒光發(fā)射體系（Chem. Sci., 2018, 9, 5709）；基于杯芳烴包結(jié)振動誘導發(fā)光（VIE）客體分子構(gòu)建具有多色（含白光）發(fā)光的超分子體系（Adv. Opt. Mater., 2018, 6, 1800074）；純有機非晶態(tài)小分子高效室溫磷光發(fā)射材料（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 1916）；具有濕度響應(yīng)的有機無機雜化熒光-室溫磷光雙發(fā)射功能膜材料（Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57, 2866）和題為“超分子策略構(gòu)建白光材料”的邀請綜述論文（Adv. Opt. Mater., 2018, 1800273）等。
該研究成果由田禾院士領(lǐng)銜的國家自然科學基金基礎(chǔ)科學中心項目，以及基金委創(chuàng)新研究群體項目和優(yōu)秀青年基金項目共同資助完成。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201803947
