Angew. Chem. :利用多价组装实现高温液相有机磷光

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纯有机磷光材料具有长寿命发光、低毒性以及丰富的光学可调性等显著优点,因而在生物成像、光电器件、信息加密与防伪等方面极具应用潜力。最初的有机磷光大多在低温、惰性气体环境中才能实现长余辉发光。近年来,国内外科研人员提出晶体工程、主客体掺杂、共聚等有效策略,成功实现了固态条件下的有机室温磷光,大幅拓展了相关材料的应用范围。


然而,已报道的有机室温磷光材料大多在高温、极性溶剂(水等)条件下,由于分子剧烈振动,刚性微环境破坏等因素,发生显著的磷光猝灭。这极大影响了相关材料的性能稳定性和可靠性,也限制了材料的多场景应用。


近日,中国科学院宁波材料所陈涛研究员、尹光强助理研究员与闽南师范大学的蔡志雄副教授合作,提出超分子多价组装策略,通过多位点的氢键作用,将磷光体固定于多重氢键网络,大幅提高三重态激子在高温、极性溶剂介质条件下的耐受性,实现了优异的高温液相磷光(HTLP)发射。



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利用多羧酸芳香分子与三聚氰胺(MA)、三聚氰酸(CA)发生多价组装,构建高度稳定的二维氢键超晶格结构。形成的纳米结构进一步发生宏观自组装,形成稳定的玫瑰花结构。通过原位变温测试和理论模拟共同证明,玫瑰状结构及其分子间相互作用在300-476 K温度下保持良好的稳定性。


优异的温度耐受性以及氢键网络提供的刚性微环境,赋予了材料优异的HTLP性能,在高温的水、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 等极性溶剂中依然具备良好的磷光性质。重要的是,作者发现通过增强多价作用,即增加羧酸基团以提供更多的作用位点,可进一步实现HTLP性能的大幅提升。组装得到的最优材料在沸水中、沸腾的DMSO (187 ℃)可分别维持5 秒、2秒的余辉,在沸腾的NMP中依然具有70.3 ms的磷光寿命。

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该工作为构建耐高温、极性溶剂的有机磷光材料提供可靠且高效的方法,阐释了多价作用在提升有机磷光材料的环境耐受性的重要作用,拓展了相关材料的应用范围。

文信息

Leveraging Multivalent Assembly towards High-Temperature Liquid-Phase Phosphorescence

Wuzhen Luo, Liming Chen, Dr. Guangqiang Yin, Chaojun Yue, Shiye Xie, Jiayin Zhou, Weihao Feng, Dr. Yujing Nie, Huakai Qiu, Dr. Feiming Li, Dr. Shunyou Cai, Yijiang Li, Dr. Zhixiong Cai, Prof. Dr. Tao Chen


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202423650


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