近日，我校化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士、马骧教授团队在室温磷光材料构建方面取得新进展，相关成果分别在美国化学会重要期刊JACS Au和Accounts of Materials Research（《材料研究述评》）上发表。
近年来，室温磷光材料由于其独特的光物理性质，如大斯托克斯位移、长发光寿命等，而得到了广泛的关注。然而，纯有机化合物的自旋轨道耦合(SOC)作用一般较小，系间窜越(ISC)过程较弱，这使得纯有机磷光团的设计和性能调控具有较高的难度和挑战性。基于此，田禾院士、马骧教授团队提出并论证了一种新的增强ISC的策略。与现有的策略不同，该工作中ISC产率(ΦISC)的提高是通过分子设计来降低荧光辐射跃迁速率常数(kF)，而不是通过用重原子、杂原子或羰基修饰分子骨架来促进SOC来实现的。在该工作中，目标化合物的前线轨道分布与甲氧基的取代位置有关。随着取代基位置的变化，这些化合物的S0→S1跃迁逐渐由亮态转变为暗态，并伴随着kF的减小和ΦISC的增大。通过调节kF成功地将化合物的发光由荧光发射转换为磷光发射。这项工作为设计高效的室温磷光材料提供了一种全新的策略。该成果以“Switching Singlet Exciton to Triplet for Efficient Pure OrganicRoom-Temperature Phosphorescence by Rational Molecular Design”为题发表于JACS Au (2023, 3, 7, 1835-1842)。
鉴于在有机室温磷光材料领域取得的系列重要研究成果，团队受邀在《材料研究述评》（Acc.Mater. Res. 2023）发表了综述论文，总结了团队在基于聚合物基质的室温磷光的最新研究进展。首先展示了掺杂、共价连接和超分子作用的室温磷光聚合物制备方法及其出色的室温磷光性能。其次着重介绍了增强聚合物室温磷光的两种高效手段：一是通过氢键桥、主客体包结、交联等手段协同增强聚合物刚性；二是利用聚合物主体对客体的外部重原子效应，偶极-偶极相互作用以及静电和扩散相互作用来提高ISC速率。最后，由于聚合物越趋多样化和功能化，聚合物室温磷光体系被赋予各种特殊发光现象，如光活化、激发波长依赖性、光致变色、圆偏振和刺激响应。聚合物在室温磷光体系中的功能和发展趋势，为设计更高性能的RTP材料提供有益的指导。
“博新计划”获得者、博士后马良伟为该JACS Au论文的第一作者，马骧教授为通讯作者；特聘副研究员丁兵兵博士作为第一作者撰写了Acc. Mater. Res.综述论文，马骧教授和田禾院士为共同通讯作者。相关研究工作得到了科技部重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国际合作重点项目、上海市优秀学术带头人项目、博士后创新人才支持计划、博士后科学基金会等项目资金的支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.3c00268
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00090