長持續發光(LPL)又稱長余輝發光,是指經過光源輻照后,將光能加以儲存,在關閉輻照后仍能保持一段時間發光的獨特而迷人的光學現象。古代達官貴人們所追捧的夜明珠即屬于此類發光現象。而今,長余輝材料在照明、顯示、裝飾、傳感、防偽、軍事夜視、生物成像等不同領域均具有廣泛的用途。然而,目前的長余輝材料大多是稀土或貴金屬摻雜的無機物,成本昂貴,合成條件苛刻,在結構和功能改性以及大規模生產方面具有局限性。近年來,基于有機分子基的長余輝材料逐漸問世,科學家們陸續報道了包括純有機固體、主客體共晶、金屬-有機雜化材料和金屬-有機框架等不同類型的長余輝材料。但在這些材料中,長余輝的觸發光源大多限于高能紫外光,雖然近期一些研究已逐漸拓展至可見光波段,但利用更長波段近紅外光觸發的長余輝材料仍屬空白。
單/雙光子多路徑長余輝及其模型應用
近日,我?;瘜W學院潘梅教授課題組另辟蹊徑,設計了一種基于D-π-A型配體的金屬-有機超分子盒。配體的電子結構賦予其同時具有良好的單光子吸收(OPA)和雙光子吸收(TPA)的雙路徑發光特性。在配體與Cd(II)組裝構筑的M2L2超分子盒中,配體的雙路徑發光得以保持,并通過金屬中心的重原子效應,以及超分子組裝中的π堆積和J聚集態得以強化、放大和優化。在該配位超分子盒材料中,不僅可以利用紫外(UV)或可見白光(WL)激發的OPA路徑,同時可以有效利用低能近紅外光(NIR)激發的TPA路徑,經由不同激發單重態到三重態之間的能量轉移過程,實現了藍色熒光(F)、黃色磷光(P)、組合白光(WLE)、以及紅色長余輝發光(LPL)的豐富發光現象。由此,在金屬-有機材料中,首次獲得了同時具有紫外、可見白光和近紅外光的廣譜光能蓄水池,并由此觸發紅色長余輝的多功能發光材料,可廣泛應用于隱身、防偽、裝飾、顯示等不同領域。
相關研究成果以“A Metal–Organic Supramolecular Box as a Universal Reservoir of UV, WL, and NIR Light for Long Persistent Luminescence”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed. (2019, 58, doi: 10.1002/anie.201812708)。第一作者為我?;瘜W學院博士研究生王政,通訊作者為潘梅教授。該研究工作得到國家自然科學基金、廣東省珠江人才計劃本土創新科研團隊、生物無機與合成化學教育部重點實驗室和Lehn功能材料研究所的大力支持。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201812708