室溫磷光(RTP)的研究涵蓋了越來越多的主題，包括余輝材料、防偽、生物成像、傳感和發(fā)光器件等。在以往的研究中，由于不利的非輻射躍遷和氧猝滅劑的存在，有機分子的余輝性能通常在低溫環(huán)境下展現(xiàn)，隨著研究的不斷深入，新型有機RTP材料的發(fā)展備受關注。如何在復雜環(huán)境中如氧氣、水等存在條件下實現(xiàn)良好的RTP發(fā)射及其調(diào)控對于RTP材料的實際應用意義重大。
圖1. HOF基RTP材料的結構及其RTP性能示意圖。
為了進一步闡釋HOFs主體促進客體磷光體RTP的作用機制，作者通過理論計算進行輔助說明（圖2）。通過將單一NPA與優(yōu)化后的HOFs@NPA主客體材料進行比較，可以看到HOFs@NPA單重態(tài)-三重態(tài)激發(fā)態(tài)的能隙小于未封裝的NPA，并且 HOFs@NPA主客體材料具有比NPA 更大的旋軌耦合常數(shù)。同時，與單一NPA相比，嵌入HOF主體中的NPA結構發(fā)生了一定程度的扭曲，表明NPA和HOFs之間存在主客體相互作用。由此可見，HOFs主體材料為客體磷光體提供了剛性的氫鍵微環(huán)境且有效促進其系間竄越，從而實現(xiàn)了HOFs@NPA理想的RTP發(fā)射。
圖2. 基于HOF@磷光分子主客體策略增強RTP機制的理論說明。
此外，利用HOFs靈活可調(diào)的結構特性，作者進一步設計了三線態(tài)到單線態(tài)福斯特共振能量轉(zhuǎn)移（TS-FRET）體系（圖3），以尼羅紅（NilR）作為磷光能量受體和磷光分子4-溴-1,8-萘二甲酸酐（NPA）以合適的比例共同封裝在HOFs中，得到的HOFs@NPA+0.1NilR在空氣和水中均展現(xiàn)出良好的TS-FRET性能，實現(xiàn)了HOFs主體中有效的磷光能量轉(zhuǎn)移和磷光調(diào)控。而且，所獲得的HOF基RTP材料可以被加工成發(fā)光薄膜。由此可見，以HOFs作為主體材料不僅有助于促進客體磷光體的RTP發(fā)射、實現(xiàn)水中的磷光發(fā)射及調(diào)節(jié)，還有利于實現(xiàn)RTP材料的加工制造，為實際應用提供基礎？傊岢龅腍OFs作為主體材料促進RTP策略有望提供一種簡單、高效、靈活的方法實現(xiàn)水中的高性能RTP發(fā)射及調(diào)控，同時，有望為新型發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)化及應用帶來新思路。
圖3. TS-FRET系統(tǒng)構建、發(fā)光性能及其加工性展示。
該論文的第一作者是青島大學化學化工學院研究生夏慶慶，通訊作者為武明雪副教授，共同通訊作者為劉曉敏教授，王星火副教授。
原文鏈接：Qing-Qing Xia, Jia-Lin Yu, Zhong-Yuan Chen, Zhi-Yuan Xue, Xing-Huo Wang,* Xiaomin Liu,* and Ming-Xue Wu*, High-performance room temperature phosphorescence prompted by hydrogen-bonded organic frameworks, Cell. Rep. Phys. Sci. 2023, 101494.
https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101494
- 河北工業(yè)大學李志強教授等 Angew：基于氫鍵有機骨架構筑共價交聯(lián)的HOF/聚合物雜化膜的研究進展 2024-02-07
- 中山大學池振國教授和張藝教授團隊：孔洞大小和形狀可調(diào)并能“量身定做”捕捉不同客體分子的超柔氫鍵有機骨架材料 2019-07-18
- 華南理工大學趙祖金教授課題組 Sci. Adv.: 純有機室溫磷光敏化劑制備高性能超熒光OLED 2025-03-24
- 南京郵電大學黃維院士/陳潤鋒教授團隊 Adv. Mater.：利用高亮度純室溫磷光實現(xiàn)圓偏振有機超余輝 2025-03-06
- 華東理工大學馬驤教授團隊 Adv. Mater.：基于生物基大環(huán)的高性能有機超長室溫磷光材料 2025-02-13
- 華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊 Angew：單環(huán)發(fā)光體的近紅外室溫磷光 2024-10-27
- 北師大汪輝亮課題組 AFM：非芳香聚合物基高強度室溫磷光水凝膠 2023-09-18
