《化学科学》《先进光学材料》报道我校有机超分子白光发射材料系列研究进展
发布人:助管  作者:化学学院 马骧  发布时间:2018-07-18   动态浏览次数:14

    白光发射材料因其在显示和照明设备以及探针领域的潜在应用,一直是发光材料领域的研究热点之一。相比于无机材料,纯有机白光发射材料拥有诸多优点,例如良好的调节性、多样化的分子设计、较低的成本及毒性等,因而备受青睐。利用超分子策略来实现白光发射,不仅能够有效避免分子间能量传递带来的负面影响,同时也可以赋予白光发射材料优异的刺激响应性。近日,田禾院士、马骧教授科研团队在有机白光发射材料领域的研究工作再获突破,分别被《化学科学》与《先进光学材料》予以报道。


    超分子协同效应:有机单分子白光材料的新突破

    迄今为止,大多数有机白光发射材料的制备主要通过混合发光色彩不同的多种化学组分来实现。相比于多组分体系构建方法,以单分子形式实现白光发射在稳定性、可重复性以及制备方法等方面更具优势。近日,《化学科学》(Chem. Sci.)以“White-Light Emission from a Single Organic Compound with Unique Self-folded Conformation and Multistimuli Responsiveness”为题报道了田禾、马骧科研团队在有机白光发射材料领域的研究工作(Chem. Sci., 2018, 9, 5709-5715),并被选为期刊内封面(Inside cover)报道,入选 2018 Chemical Science HOT Article Collection and Collection to celebrate our diverse and global authorship,并被学术媒体ChemistryWorld作为亮点报道(https://www.chemistryworld.com/news/white-light-emission-on-the-molecular-scale/3009149.article)。

    该工作设计合成了一系列对称的具有给体—受体—给体型结构的双官能团有机分子,以单分子形式在水相中实现了白光发射。在疏水效应、芳环堆积以及给体—受体的协同作用下,分子自发地进行舒展态到折叠态的构象转换,有效地促进了分子内的电荷转移过程,进而诱导产生双发射荧光现象。研究发现,通过多种调控方式(温度、溶剂极性和主客体包结比例)能够实现分子的多色荧光发射。此外,该分子的白光发射性质也适用于水凝胶体系,有望应用于智能材料领域。

    该论文的共同第一作者分别是李登峰博士和博士生胡文德,曹宵鸣博士为论文的理论模拟提供了支持,马骧为通讯作者,论文得到了田禾的悉心指导。


    超分子自组装:调控振动诱导发光分子的新思路

    基于非共价相互作用的可逆性与响应性,利用超分子手段对有特殊发光性能的分子进行调控对于发光材料的发展意义重大。对于一类具有振动诱导发光(VIE)特性的二氢吩嗪类衍生物,在溶液态,其激发态分子构型由弯曲形态振动到π平面增大的近平面态,导致发射的红移,而在固态或聚集态,由于分子振动受限,只表现出短波长蓝光发射。基于这一机制,近期,田禾、马骧研究团队首次采用水溶性VIE分子与联二磺化杯[4]芳烃(BSC4)构建超分子组装体系。通过VIE分子与BSC4之间的亲疏水作用与主客体作用,加入不同当量比例的BSC4便可实现溶液态荧光发射从橘红到白色(CIE坐标0.32, 0.37)再到蓝色。此外,竞争性客体乙酰胆碱的引入也可以得到可逆的荧光发射。这类基于非共价相互作用来影响VIE分子的发射特性的超分子体系为VIE机理的深入理解以及发展可控发光材料提供了新的思路。

    该工作以封底文章(Back cover)的形式发表于Wiley旗下的著名光学材料类期刊《先进光学材料》上(Adv. Optical Mater., 2018, 1800074. ),并被学术媒体Materials Views 中国作为亮点报道(http://www.materialsviewschina.com/2018/06/29116/)。马骧为论文通讯作者,第一作者为博士生汪洁和姚旭阳博士。


    超分子策略:白光发射材料的新进展

    近期,国家优秀青年科学基金获得者马骧团队在基于超分子方法构建有机发光材料领域取得了一系列重要进展:基于环糊精主客体作用构建具有多色(含白光)荧光发射的超分子体系(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 13541);纯有机非晶态小分子高效室温磷光发射材料(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 1916);具有湿度响应的有机无机杂化荧光-室温磷光双发射功能膜材料(Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57, 2866)等。

    因近期以来在有机超分子白光发射材料领域的系列研究工作产生了较大影响,马骧受邀在《先进光学材料》(Adv. Optical Mater., 2018, DOI: 10.1002/adom.201800273)上撰写了题为“White-light emitting materials constructed from supramolecular approaches”的综述文章。该文章介绍了我校研究团队近几年利用超分子策略实现的白光发射体系,总结了包括氢键、主客体作用、π-π堆积和金属配位作用等在内的超分子作用力来构建的白光发射材料,并且对白光发射体系当前面临的挑战与其潜在发展方向作出了展望。在马骧的指导下,该综述文章由李登峰博士和博士研究生汪洁共同完成。

    该研究成果由田禾领衔的国家自然科学基金基础科学中心项目,基金委创新研究群体项目以及优秀青年基金项目共同资助完成。

    原文链接:

    1.http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c8sc01915k#!divAbstract Dengfeng Li, Wende Hu, Jie Wang, Qiwei Zhang, Xiao-Ming Cao, Xiang Ma* and He Tian. White-Light Emission from a Single Organic Compound with Unique Self-Folded Conformation and Multistimuli Responsiveness. Chem. Sci., 2018, 9, 5709-5715.

    2.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201870049  Jie Wang, Xuyang Yao, Yang Liu, Haitao Zhou, Wei Chen, Guangchen Sun, Jianhua Su, Xiang Ma* and He Tian. Tunable Photoluminescence Including White-light Emission based on Non-covalent Interaction-locked N,N′-Disubstituted Dihydrodibenzo[a,c]phenazines. Adv. Optical Mater., 2018, 1800074.