光發(fā)射材料因其在顯示和照明設備以及探針領域的潛在應用,一直是發(fā)光材料領域的研究熱點之一。相比于無機材料,純有機白光發(fā)射材料擁有諸多優(yōu)點,例如良好的調(diào)節(jié)性、多樣化的分子設計、較低的成本及毒性等,因而備受青睞。利用超分子策略來實現(xiàn)白光發(fā)射,不僅能夠有效避免分子間能量傳遞帶來的負面影響,同時也可以賦予白光發(fā)射材料優(yōu)異的刺激響應性。近日,華東理工大學田禾院士、馬驤教授科研團隊在有機白光發(fā)射材料領域的研究工作再獲突破,分別被《化學科學》與《先進光學材料》予以報道。
超分子協(xié)同效應:有機單分子白光材料的新突破
迄今為止,大多數(shù)有機白光發(fā)射材料的制備主要通過混合發(fā)光色彩不同的多種化學組分來實現(xiàn)。相比于多組分體系構建方法,以單分子形式實現(xiàn)白光發(fā)射在穩(wěn)定性、可重復性以及制備方法等方面更具優(yōu)勢。近日,《化學科學》(Chem. Sci.)以“White-Light Emission from a Single Organic Compound with Unique Self-folded Conformation and Multistimuli Responsiveness”為題報道了田禾、馬驤科研團隊在有機白光發(fā)射材料領域的研究工作(Chem. Sci., 2018, 9, 5709-5715),并被選為期刊內(nèi)封面(Inside cover)報道,入選 2018 Chemical Science HOT Article Collection and Collection to celebrate our diverse and global authorship,并被學術媒體ChemistryWorld作為亮點報道。
該工作設計合成了一系列對稱的具有給體—受體—給體型結構的雙官能團有機分子,以單分子形式在水相中實現(xiàn)了白光發(fā)射。在疏水效應、芳環(huán)堆積以及給體—受體的協(xié)同作用下,分子自發(fā)地進行舒展態(tài)到折疊態(tài)的構象轉換,有效地促進了分子內(nèi)的電荷轉移過程,進而誘導產(chǎn)生雙發(fā)射熒光現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),通過多種調(diào)控方式(溫度、溶劑極性和主客體包結比例)能夠?qū)崿F(xiàn)分子的多色熒光發(fā)射。此外,該分子的白光發(fā)射性質(zhì)也適用于水凝膠體系,有望應用于智能材料領域。
該論文的共同第一作者分別是李登峰博士和博士生胡文德,曹宵鳴博士為論文的理論模擬提供了支持,馬驤教授為通訊作者,論文得到了田禾院士的悉心指導。
論文鏈接:
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c8sc01915k#!divAbstract
https://www.chemistryworld.com/news/white-light-emission-on-the-molecular-scale/3009149.article
超分子自組裝:調(diào)控振動誘導發(fā)光分子的新思路
基于非共價相互作用的可逆性與響應性,利用超分子手段對有特殊發(fā)光性能的分子進行調(diào)控對于發(fā)光材料的發(fā)展意義重大。對于一類具有振動誘導發(fā)光(VIE)特性的二氫吩嗪類衍生物,在溶液態(tài),其激發(fā)態(tài)分子構型由彎曲形態(tài)振動到π平面增大的近平面態(tài),導致發(fā)射的紅移,而在固態(tài)或聚集態(tài),由于分子振動受限,只表現(xiàn)出短波長藍光發(fā)射;谶@一機制,近期,田禾、馬驤研究團隊首次采用水溶性VIE分子與聯(lián)二磺化杯[4]芳烴(BSC4)構建超分子組裝體系。通過VIE分子與BSC4之間的親疏水作用與主客體作用,加入不同當量比例的BSC4便可實現(xiàn)溶液態(tài)熒光發(fā)射從橘紅到白色(CIE坐標0.32, 0.37)再到藍色。此外,競爭性客體乙酰膽堿的引入也可以得到可逆的熒光發(fā)射。這類基于非共價相互作用來影響VIE分子的發(fā)射特性的超分子體系為VIE機理的深入理解以及發(fā)展可控發(fā)光材料提供了新的思路。
該工作以封底文章(Back cover)的形式發(fā)表于Wiley旗下的著名光學材料類期刊《先進光學材料》上(Adv. Optical Mater., 2018, 1800074. )。馬驤教授為論文通訊作者,第一作者為博士生汪潔和姚旭陽博士。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201870049
超分子策略:白光發(fā)射材料的新進展
近期,國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者馬驤團隊在基于超分子方法構建有機發(fā)光材料領域取得了一系列重要進展:基于環(huán)糊精主客體作用構建具有多色(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)等。
因近期以來在有機超分子白光發(fā)射材料領域的系列研究工作產(chǎn)生了較大影響,馬驤教授受邀在《先進光學材料》(Adv. Optical Mater., 2018, DOI: 10.1002/adom.201800273)上撰寫了題為“White-light emitting materials constructed from supramolecular approaches”的綜述文章。該文章介紹了研究團隊近幾年利用超分子策略實現(xiàn)的白光發(fā)射體系,總結了包括氫鍵、主客體作用、π-π堆積和金屬配位作用等在內(nèi)的超分子作用力來構建的白光發(fā)射材料,并且對白光發(fā)射體系當前面臨的挑戰(zhàn)與其潛在發(fā)展方向作出了展望。在馬驤教授的指導下,該綜述文章由李登峰博士和博士研究生汪潔共同完成。
該研究成果由田禾領銜的國家自然科學基金基礎科學中心項目,基金委創(chuàng)新研究群體項目以及優(yōu)秀青年基金項目共同資助完成。