唐本忠院士/中山大学池振国教授《Nat. Commun.》：客体响应的动态有机超长磷光

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有机超长室温磷光（URTP）材料由于其独特的长发光寿命性质，以及其制备条件温和、结构容易修饰和环境友好等众多优点，在光电子学、分子影像学和其它许多领域中都具有重要的应用前景。提高有机分子中单-三线态之间的系间窜跃速率和抑制三线态激子的非辐射跃迁速率是指导开发高效、长寿命URTP材料的两条基本策略。近年来，科研工作者们通过分子设计开发出许多高性能的URTP材料。其中，动态的URTP材料可以在外界刺激下表现出URTP性能的可逆和显著变化，譬如表现出光激活性和激发波长依赖性。这种智能响应性的URTP材料在信息加密防伪等领域都具有重要的应用前景。

URTP的性能与有机化合物的分子结构以及聚集态结构密切相关。如果当分子聚集态结构中局部片段的运动可以根据外界刺激进行调节时，其三线态激子的非辐射跃迁速率就可能被调控，那么，就可以实现URTP性能的动态调节甚至是URTP性能开关的动态切换。然而，大多数URTP材料分子聚集组装的驱动力是通过分子间的非共价相互作用，如氢键、π-π堆积、范德华力等，导致这些分子在聚集组装过程中的可预期性比较差。由于分子间的相互作用比较弱，即使对分子结构进行微小的改变，也会导致其聚集态结构非常大的变化，从而导致其URTP性能的不确定性，就很难对其性能进行动态调控。因此，寻找一种具有室温磷光特性的有机分子单元，对其进行结构修饰后能够维持其组装行为并表现出动态URTP性能，是一项极具挑战性的工作。

港科大唐本忠院士团队和中山大学池振国教授团队合作，通过“自下而上”的分子设计策略，设计合成了一个动态URTP分子，该分子对客体分子具有动态的碟状聚集态结构响应，从而表现出动态的URTP性能。通过客体分子调节该URTP分子聚集体中的局部片段的运动，实现了URTP性能对多种客体动态响应，利用不同客体分子实现了100倍磷光寿命和10倍磷光效率的调节，磷光寿命和效率最高分别可以达到483.1 ms和78.8%。这种动态URTP材料可应用于温度响应的多重信息加密，也可以应用于不同长度直链烷基溴化物的可视化识别。相关成果近期以标题为“A dish-like molecular architecture for dynamic ultralong room-temperature phosphorescence through reversible guest accommodation”发表于《Nat. Commun.》期刊。

图1. 具有动态URTP性能的分子设计及其聚集态结构

图2. 该分子与客体分子DMF形成的聚集体的动态URTP性能表征

图3. 温度依赖的多重信息加密和直链烷基溴化物的可视化识别

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35155-y

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