姚建年院士/钟羽武研究员团队：基于金属铱、钌配合物的圆偏振磷光微纳晶体

具有大Stokes位移和长寿命发射的圆偏振磷光（CPP）材料在先进数据防伪、3D显示、自旋电子器件、光电通讯等方面具有广阔的应用前景。光功能Ir(III)和Ru(II)配合物具有优异的光、热稳定性和充分可调的磷光性质。将手性结构引入到Ir(III)和Ru(II)配合物中将为发展高性能CPP材料提供一种有效途径。常见的手性金属配合物的合成方法包括使用手性辅基配体以及通过手性高效液相色谱进行拆分等，制备方法繁琐，成本较高。

最近，中国科学院化学研究所钟羽武研究员、姚建年院士等报道了一类含有手性樟脑磺酸负离子的Ir(III)、Ru(II)配合物，并基于这些离子型非对映体化合物制备了具有CPP性质的微纳晶体，表现出圆偏振光波导功能（图1）。该类非对映体金属配合物合成简单，并易于析出晶体。借助于手性阴离子和配合物阳离子组分之间的多重氢键相互作用实现手性转移，生成光色可调的CPP，发光效率可达85%，不对称发光因子（g_lum）最高达到0.04。

图1. 基于离子型非对映体金属配合物的CPP微纳晶体及圆偏振光波导

在前期工作中，该研究团队通过手性阴离子策略制备了基于含有手性樟脑磺酸负离子的Ir(III)和Ru(II)配合物的发光电化学池器件，实现了手性放大的电致圆偏振发光，g_lum为10^-3数量级（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202302160）。本工作中，他们进一步利用该类离子型配合物易于组装的特性，成功制备了具有不同发光颜色的微纳晶体，根据阴离子的手性显示了镜像对称的CPP光谱。随着金属配合物中手性阴离子数目的增加，微纳晶体的g_lum从10^-3增大到10^-2（图2）。单晶结构分析显示手性阴离子与金属阳离子发色团之间存在多重C-H•••O和C-H•••F氢键作用，这些相互作用使手性阴离子与阳离子配合物紧密结合，有利于两者之间的手性传递，从而诱导产生CPP。所制备得到的CPP微纳晶体表现出明显的光波导特性，表明了该类材料有效的圆偏振光子传输能力。

图2. 本研究中涉及的代表性配合物的化学结构和相应微纳晶体的荧光显微照片、发射光谱、圆偏振发射光谱、g_lum与波长关系图。

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry，博士后李仲秋为论文的第一作者，钟羽武、姚建年研究员为通讯作者。详细内容见：Zhong-Qiu Li, Zhong-Liang Gong, Tongling Liang, Stefan Bernhard, Yu-Wu Zhong, Jiannian Yao. Circularly polarized phosphorescence and photon transport of micro/nanocrystals of ruthenium and iridium complexes with chiral anions. Sci. China Chem., 2023, doi: 10.1007/s11426-023-1723-7.

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