作为一种在给体和受体分子间形成的分子间电荷转移激发态，激基复合物能够在环境热能活化下产生反系间窜越和延迟荧光（TADF），近年来吸引了广泛的研究兴趣。传统的激基复合物体系通常由物理混合高浓度的给体和受体分子进行制备，因而激基复合物之间存在强相互作用和发光浓度淬灭；同时，给体和受体分子间相互作用也难以调控。如何获得隔离的单个激基复合物并调控给体和受体分子间的相互作用一直是相关领域研究的难点。
图1. a) 分子结构；b) 1 wt.%掺杂PMMA薄膜发光光谱；c) 1 wt.%掺杂PMMA薄膜发光瞬态衰减曲线
近日，华中师范大学何磊研究员课题组首次利用静电作用（库伦吸引力）设计并合成了给体/受体对，研究了给体/受体对中形成的单个激基复合物性质。他们选用阴离子型的咔唑类给体和阳离子型的1,3,5-三嗪类受体，制备了给体/受体对DA-o、DA-m、DA-p和dPhDA-p（图1a），并通过改变三嗪类受体中咪唑嗡盐阳离子的取代位置（邻位、间位和对位），改变给体和受体间的距离和相对取向。
在极低浓度掺杂（1 wt.%）的PMMA薄膜中，DA-o、DA-m、DA-p和dPhDA-p均能形成隔离的单个激基复合物，且激基复合物表现出延迟荧光性质（图1b和1c）。研究表明，当咪唑嗡盐离子位于1,3,5-三嗪的间位和对位时（DA-m和DA-p），给体和受体能够更好地相互作用和实现前线轨道在空间上的重叠，因而能够更有效地形成激基复合物，且形成的单线态激基复合物表现出更高的辐射跃迁速率。
图2. a) 研磨前（实线）和研磨后（虚线）粉末发光光谱；b) 研磨前和研磨后粉末发光图片；c) 研磨前和研磨后粉末X-射线衍射图谱。
在固体粉末状态下，DA-o、DA-m、DA-p和dPhDA-p表现出明显的压致变色现象，即研磨后粉末发光明显的红移（图2a和2b）。粉末X-射线衍射分析表明，压致变色主要是因为研磨破坏了粉末中的微晶结构（图2c），因而给体和受体能够有效地相互作用和形成激基复合物。此外，DA-o、DA-m、DA-p和dPhDA-p表现出由研磨导致或增强的TADF现象。dPhDA-p还被用作发光染料制备了湿法有机发光二极管（OLED）。器件性能测试表明基于静电作用构建的给体-受体对也是具有潜力的电致发光材料。该研究提供了一种新的构建给体/受体激基复合物体系和获得单个激基复合物的策略
Donor/Acceptor Pair Created by Electrostatic Interaction: Design, Synthesis, and Investigation on Exciplex Formed within the Pair
Lei He,* Rubing Bai, Renyou Yu, Xianwen Meng, Mingxing Tian, Xiaoxiang Wang
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202013332
何磊，华中师范大学化学学院研究员。2011年在清华大学化学系取得博士学位，2017年9月加入华中师范大学化学学院工作。研究领域为有机发光材料及其在发光器件中的应用。在相关领域发表SCI论文近40篇，包括以第一或通讯作者在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Angewandte Chemie International Edition, Chemistry of Materials等期刊发表的论文。
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