利用三线态激子发光的室温磷光 (RTP) 材料在安全防伪、生物成像、传感等领域有着独特的应用。与基于重金属络合物的磷光材料相比，纯有机体系由于其低成本、环境友好且分子设计灵活等特点，受到了研究人员的广泛关注。其中，极性硼酸酯取代基的引入被认为是实现RTP较为有效的方法之一，但是这类结构以及其它大多数纯有机RTP材料的磷光量子效率仍普遍较低，从而限制了他们的应用。
为解决这一问题，近期，华南理工大学的苏仕健教授团队在前期对具有RTP现象的硼酸酯结构研究的基础上，基于一个固态下已有RTP的纯有机小分子——吩噻噁（phenoxathiine, PXT），通过精确调控其硼酸酯取代后的分子结构，同时获得了增强的自旋-轨道耦合 (SOC) 和有序的分子密堆积，实现了显著提高的磷光量子效率 (20%)，处于目前已报道的硼酸酯类纯有机RTP材料的最高水平。
此项研究发现，在吩噻噁不同取代位点引入硼酸酯基团（BPin）后，其磷光特性会产生不同的变化，PXT-BPin的磷光效率和寿命均得到提高，而i-PXT-BPin则与之相反。作者从其光物理特性、分子堆积结构及量子化学计算等方面进行了分析，结果表明，取代引起的分子间堆积模式的改变对磷光特性有明显的影响，具有紧密堆积的PXT-BPin由于较强的非辐射抑制，室温下仍保持较高的磷光量子产率；尽管硼酸酯的取代后B-N键的扭转有利于SOC的增强，然而i-PXT-BPin松散的堆积模式导致大量的三线态激子以非辐射方式耗散。对具有更强 (n, π*) 跃迁特性，而相对PXT-BPin稍微松散的堆积方式的噻蒽硼酸酯 (TE-BPin) 的分析进一步证明了这一结论。该工作对硼酸酯取代的纯有机RTP化合物的结构-性能关系进行了进一步的阐释，对于实现高效纯有机RTP具有较重要的指导意义。
相关研究结果发表于Chemical Communications，华南理工大学的苏仕健教授为文章的通讯作者，博士研究生李梦珂和蔡欣佚为文章的共同第一作者。
Achieving high-efficiency purely organic room-temperature phosphorescence materials by boronic ester substitution of phenoxathiine
Mengke Li, Xinyi Cai, Zhenyang Qiao, Kunkun Liu, Wentao Xie, Liangying Wang, Nan Zheng, Shi-Jian Su
Chem. Commun., 2019, 55, 7215-7218, DOI: 10.1039/C9CC02648G
https://www.x-mol.com/university/faculty/23512
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