介紹一種具有高量子效率近紅外室溫磷光發(fā)射的純有機薄膜

近日，華東理工大學(xué)費林加諾貝爾獎科學(xué)家聯(lián)合研究中心的田禾院士、馬驤教授團隊構(gòu)建了一系列具有高量子效率近紅外室溫磷光發(fā)射的純有機薄膜，并構(gòu)建了首個基于室溫磷光的半減法器邏輯門。該工作發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review, NSR）。

現(xiàn)有的近紅外（NIR）有機染料多為熒光染料。但是由于S1態(tài)和S0態(tài)之間超快的非輻射內(nèi)轉(zhuǎn)換（IC）動力學(xué)過程，其熒光發(fā)射容易猝滅，量子產(chǎn)率普遍較低。具有室溫磷光（RTP）發(fā)射的有機染料中，IC過程可以被T1態(tài)和S0態(tài)之間的自旋所禁阻，因而可以有效規(guī)避上述問題。然而，這類染料中較長的三重態(tài)壽命又會帶來其他非輻射弛豫過程，導(dǎo)致磷光淬滅。

因此，選用RTP壽命較短的紅色熒光染料，并通過改變外部環(huán)境來抑制其IC過程，可能成為構(gòu)建高效近紅外磷光發(fā)射材料的有效策略。

該研究中，作者選用具有紅光發(fā)射的溴代酚磺酞（PSP）染料，并以聚乙烯醇（PVA）作為剛性化基質(zhì)，來控制溴代PSP分子的非輻射弛豫過程，構(gòu)建了一系列PSP@PVA薄膜。這些薄膜中，溴代PSP分子均表現(xiàn)出了良好的近紅外室溫磷光發(fā)射性能。其中四溴酚藍@PVA薄膜表現(xiàn)最佳，磷光發(fā)射波長可達819 nm，磷光量子產(chǎn)率為 3.0%。

更進一步，研究者利用PSP分子結(jié)構(gòu)的酸堿響應(yīng)性，構(gòu)建了一種基于磷光的半減法器邏輯門。

上述結(jié)果初步證明：利用有機分子中T1態(tài)和S0態(tài)之間的自旋禁阻IC過程，可以構(gòu)建出具有良好NIR發(fā)射效率的材料。這將為發(fā)展更多具有高效NIR發(fā)射的有機材料的發(fā)展提供思路。

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