首都师范大学付红兵&田洋团队：铟基有机-无机金属卤化物超长室温磷光

首都师范大学付红兵、田洋教授课题组，利用降温结晶法合成了一种新型的二维层状铟基有机-无机金属卤化物，在室温下其瞬态光谱寿命长达290.4 ms，并表现出超过7 s的肉眼可见的长余晖现象。目前，有机无机金属卤化物体衰减寿命超过100 ms的发光体系仍然较少，该工作为有机-无机杂化体系设计实现更高效的超长RTP发射提供了参考。

基于室温磷光（RTP）发射的固态分子因其三重态激子的特殊光学性质而受到广泛关注，然而氧气对三线态激子的猝灭问题也降低了全有机体系的高效RTP发射，极大地限制了其商业化发展。有机-无机金属卤化物（OIMHs）在空气中稳定性好，其重原子效应可以有效促进三线态激子发射，但是其磷光寿命仍需进一步提高。因此设计无机多面体和有机配体之间的特殊堆叠模式以实现OIMHs更长的余辉是非常可取的。

最近，首都师范大学付红兵和田洋教授课题组，成功合成了一种二维结构的铟基有机-无机杂化卤化物，化学式为PBA₃[InCl₆]•H₂O（PBA=4-苯基苄胺）。研究发现，PBA₃[InCl₆]•H₂O表现出“鱼骨形”的特殊堆积模式，有机配体与金属卤化物单元之间存在丰富的弱相互作用。当使用波长为420 nm的光源进行激发时，其展现出寿命衰减为290.4 ms的超长三线态磷光发射。理论计算表明，PBA₃[InCl₆]•H₂O是一种直接带隙半导体。由于晶体中金属八面体和有机物之间丰富的弱相互作用，在光激发过程中，无机阴离子和有机阳离子之间存在能量或电子转移。[InCl₆]^3-八面体有助于稳定三线态激子，促使肉眼产生超过7 s的超长磷光。通过设计加密系统的模式，该材料进一步展示出信息加密领域的潜力。值得一提的是，PBA₃[InCl₆]•H₂O在空气环境中还具有优异的稳定性，为未来实现各种商业应用奠定了基础。

首都师范大学研究生余衡、宫浩、华兆瑞为本论文的共同第一作者，首都师范大学付红兵教授、田洋教授为共同通讯作者，研究得到共同作者北京师范大学崔刚龙教授的支持和帮助。详见：H. Yu, H. Gong, Z. Hua, Y. Zhang, W. Sun, S. Gong, G. Cui, Y. Tian, H. Fu, Ultra-long Room Temperature Phosphorescence of Indium-based Organic Inorganic Metal Halide for Naked-eye-visible Afterglow. Sci. China Chem., 2023, DOI: 10.1007/s11426-023-1721-4.

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【通讯作者简介】

田洋 首都师范大学化学系教授。2002年和2007年于山东大学分别获学士学位和博士学位，主要从事新型光/电材料设计与合成，通过调控材料微观局域电子态与能带结构，研究调控下的光生电荷及带电粒子传输行为，从而实现新型高效能源催化、储能发光材料的开发与应用。以第一作者或通讯作者发表学术论文50余篇，包括Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Small、Sci. China. Chem.等，获得北京市优秀人才培养资助、北京市教委青年拔尖人才培育；主持多项国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目。

付红兵 首都师范大学化学系教授，国家杰出青年科学基金获得者，科技部973计划首席专家。本科毕业于兰州大学，在中国科学院化学研究所获得理学博士学位。先后在比利时鲁汶大学和美国科罗拉多州立大学从事博士后研究，入选中国科学院“百人计划”。研究工作主要致力于光电功能有机低维材料及其超快光谱的研究，共发表论文100多篇，包括JACS、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.等。任中国化学会国际事务工作委员会委员（2008至今），《化学学报》编委（2012至今）。

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