目前开发具有室温磷光(RTP)材料的策略主要基于共轭结构,这可能是因为价键理论在调节π共轭材料的电子特性方面取得了成功。然而,这种对成熟策略的高度依赖是一把双刃剑,不利于新策略的发展。由于非共轭单元之间的空间相互作用(TSIs)在稳定分子构象和实现各种功能方面起着关键作用,例如复杂蛋白质结构的折叠和稳定、药物中的配体-靶点相互作用、昆虫调节剂中生物活性构象的维持,甚至非共轭淀粉和纤维素的独特发光现象,最近引起了研究者的极大兴趣。受这些显著成就的启发,研究人员致力于通过空间相互作用来调节三重态,但在分子设计和 RTP 材料的结构-性能关系方面进展有限。

图1. 通过空间相互作用能够促进系间窜跃、稳定三线态激子并获得耐热性
在这项工作中,作者通过合理的结构设计,开发了一系列具有不同三线态激子内转换(TSI)的长余辉材料(RTP),对其结构与性能的关系进行了深入研究。结果表明,空间上的 n-n 和 n-π 相互作用有助于长余辉的出现和增强。与简单的共价键共轭分子相比,具有 TSI 的分子表现出更强的电子耦合,导致更密集的能级分裂和更匹配的激发态,从而为系间窜跃通道提供了更多机会。此外,TSI 还能有效刚化分子骨架并稳定三线态,最终产生强而持久的单组分长余辉,且具有较高的耐热性。
这一工作近期以“Lone Pairs-Mediated Multiple Through-Space Interactions for Efficient Room-Temperature Phosphorescence”为题发表在Journal of the American Chemical Society 上。文章第一作者为香港中文大学(深圳)马夫龙博士和五邑大学环境与化学工程学院武波博士,通讯作者为香港中文大学(深圳)唐本忠院士和赵征教授。