近年来，具有聚集诱导发光(AIE)、热激活延迟荧光(TADF)、力致变色(MCL)、同质多晶等性质的有机发光材料引起了人们的广泛关注。然而，同时具备上述发光特性的有机多功能材料却极为罕见。其中，TADF材料因其在有机发光二极管(OLEDs)和时间分辨成像等领域的广泛应用而备受瞩目。当前，对TADF材料的研究主要集中在分子水平，其聚集态行为有待深入研究。
近日，武汉大学/深圳大学杨楚罗教授团队报道了以9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(DMAC)为电子供体，氰基苯基喹喔啉为电子受体的两个多功能有机分子DMAC-CNQ和FDMAC-CNQ。二者于溶液中表现出AIE和TADF性质，粉末态时呈现多色MCL和TADF特征，晶态时表现出同质多晶依赖的TADF特征。通过同质多晶的单晶结构分析，该工作揭示了不同聚集态与其TADF特征的关系。
在10-5 M甲苯溶液（单分子状态）中，两个化合物均表现出纳秒级的短荧光寿命和微秒级的长荧光寿命，为典型TADF发射。在不同体积分数的THF/H2O混合溶剂体系中，当水分数(fw)增加到80%时，分子聚集体的形成导致两种化合物的发光强度迅速增加，属于典型的AIE发光性质。
两个分子在粉末态时表现出多色力致变色性质。其初始状态下的黄绿色（或橙色）固体，经研磨后表现出红橙光发射，再经二氯甲烷熏蒸后又可以恢复至黄色发光，且经不同处理的固体均表现出典型的TADF发射。粉末衍射数据显示这一过程经历了微晶态—无定形态—微晶态的转变。同质多晶现象为进一步探究聚集态和TADF性质提供了独特的视角。每种聚集态都表现出不同的TADF发射波长、寿命和发光效率。单晶衍射数据显示二者结构具有多重易变构象，且含有多种形式和作用强度的分子间作用力。DMAC更加扭曲的构象具有更高的激发态，常出现在黄色单晶结构中；分子间存在较多而且较强的π-π作用则会导致光谱的红移和发光效率的降低。从分子水平到聚集态：分子结构决定了TADF的特性，聚集态中不同的构象和分子间作用方式进一步影响了发射波长、寿命和发光效率。
相关结果发表Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是武汉大学的博士研究生郑恺鹭。该工作得到了国家自然科学基金委员会、深圳孔雀计划团队等项目的大力资助。
Polymorph-Dependent Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters: Understanding TADF from a Perspective of Aggregation State
Kailu Zheng, Fan Ni, Zhanxiang Chen, Cheng Zhong, Chuluo Yang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201913210
https://www.x-mol.com/university/faculty/13556
本文版权属于X-MOL（x-mol.com），未经许可谢绝转载！欢迎读者朋友们分享到朋友圈or微博！
长按下图识别图中二维码，轻松关注我们！
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯