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南京邮电大学黄维院士、陈润锋、陶冶团队 Nat. Commun.:通过将孤立的手性发色团自限域实现蓝色圆偏振有机长余辉
2024-04-13  来源:高分子科技

  手性有机长余辉因其特殊的光物理性质在各个领域都有广阔的应用前景而备受关注。研究者们通过晶体工程、主客体掺杂、聚合等方法在调节手性长余辉材料寿命和发光颜色等方面取得了一定的突破。但是,受限于难以同时获得高的三重态能级、低的非辐射跃迁速率和有效手性的手性发光,开发具有超长寿命和有效手性的蓝色手性长余辉材料仍然是一项艰巨的挑战。


蓝光和全彩手性长余辉发光聚合物构筑策略


  近日,南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士团队陶冶和陈润锋教授团队提出了一种通过共价自限域手性发色团来获得蓝色手性长余辉的简单方法,设计出具有超长寿命、高发光不对称因子的蓝色手性有机长余辉聚合物(图1)。该手性聚合物具有长达3.0 s的发光寿命,最大发光不对称因子|glum|1.02 × 10-2(图2)。 


蓝光手性有机长余辉聚合物R/S-PAMCOOCz2薄膜的光物理性质


  基于上述的蓝光手性聚合物,该团队通过以掺杂水溶性荧光染料Fluc体系进行光物理性质和手性性质的分析探究余辉和手性协同能量传递机制。通过余辉光谱的研究发现,掺杂客体Fluc后光谱在555 nm处出现新的发光峰并随着客体浓度的增加,555 nm处的发光峰越来越明显,说明主客体之间存在能量传递。接着对体系进行寿命分析,发现随着客体浓度的增加,主体414 nm处发光峰寿命逐渐降低,说明体系中存在非辐射能量传递机制。此外,通过对体系CD测试和CPL测试分析说明主客体之间存在余辉与手性的协同能量传递作用,并利用这一机制成功实现了颜色可调的全彩手性长余辉聚合物(图3)。 


余辉和手性协同能量传递机制的论证与研究


  根据以上的研究,由于所得的材料具有水溶性、长寿命余辉、颜色可调和手性等多重性质,作者探究了该种材料在信息加密防伪、功能纤维和立体显示等领域的潜在应用(图4)。 


全彩手性有机长余辉材料的应用


  这项工作不仅为开发一种蓝色的手性聚合物长余辉材料提供了一种普适性的思路,而且探究了余辉和手性协调能量传递构建全彩手性发光材料的可行性。相关成果以“Enabling robust blue circularly polarized organic afterglow through self-confining isolated chiral chromophore”为题发表在《Nat. Commun. Nat. Commun. 15, 3053 2024))上。材料科学与工程学院陶冶教授、陈润锋教授和黄维院士为共同通讯作者,硕士生曾明鉴为论文第一作者,本科生王伟光为论文第二作者,南京大学的王乐勇教授在圆二色光谱测试方面给予了大力支持。


  该工作是团队近期关于手性长余辉聚合物的最新进展之一。在过去的两年里,团队对利用氢键诱导的凝聚态结构稳定三线态激子策略,构建了高效和超长寿命的蓝光水溶性聚合物长余辉材料,并通过利用动态的三线态-单线态磷光敏化能量传递策略,研制得到了蓝色到红色甚至是白光发光的全彩聚合物长余辉材料((Sci. Adv. 8, eabk29252022));将多重共振荧光发色团与刚性的余辉主体相结合,通过主体敏化和稳定孤立的荧光发色团成功制备出一系列高效率、长寿命和多彩的超余辉聚合物材料(Nat. Commun. 14, 4752023)),并针对分子不同的发光特性,实现了长余辉的性能优化,从而有效地拓宽了长余辉的应用空间,对该领域的研究做出了重要的贡献。


  原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-47240-5


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三、联系方式

联系人:陶冶邮箱:iamytao@njupt.edu.cn

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(责任编辑:xu)
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