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近日,浙江师范大学化学与材料科学学院张玉建课题组在柔性晶体材料取得重要进展,相关研究成果以“Host-Guest Doping in Flexible Organic Crystals for Room-Temperature Phosphorescence”为题,发表在国际顶级综合性化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。Angewandte Chemie 是当前国际化学领域最具影响力的综合性刊物之一,期刊最新影响因子为16.8。
一般来说,有机晶体在外加应力作用下容易发生劈裂或断裂,很难对其进行操作和加工,这大大限制了它们在实际中的应用。在外力作用下表现出弹性弯曲能力的晶体,称之为柔性或者弹性晶体。最近,有机晶体在力、光、温度等刺激下的弯曲、扭转、自愈等力学行为的晶体也被制备出来。在这些特性中,应力作用下的可逆弯曲(弹性)是核心的研究内容,因为弹性可以赋予晶体在柔性器件中应用的可能性,这也是下一代柔性智能材料和技术的发展趋势。
张玉建课题组提出利用主客体掺杂策略,赋予柔性晶体室温磷光性质。选择自身具有柔性功能的三亚苯(TPhE)为主体,以低温77K下能够产生红色磷光的芘(Py)为客体,三亚苯和芘均没有室温磷光性质,通过混合溶剂挥发法得到具有室温磷光性质的可弯曲掺杂晶体(Py@TPhE)。在力学性质方面,Py@TPhE和TPhE都能够在外力作用下高度弯曲,在应力消除后能够立即恢复到初始形状;Py@TPhE晶体在室温下能够发出寿命为405.9 ms的深红色磷光。Py@TPhE晶体的柔性性质如下,TPhE分子采用人字形堆积排列,π-π相互作用使其形成一条分子链;相邻的分子通过多个C−H•••π链紧密相连。TPhE分子人字形排列以及相对较弱的分子间非共价相互作用,使紧密堆积的分子之间产生相对运动,从而分别导致外弧和内弧的可逆膨胀和压缩。微量Py覆盖在TPhE晶体表面,对力学性能几乎没有影响,但是对光学性质影响很大。Py@TPhE室温磷光性质可以给予以下解释,Py粉末在250-470nm范围内产生了宽的吸收带,该吸收带能够与TPhE粉末的荧光光谱有效重叠,并且Py@TPhE粉末磷光强度依赖于主体的激发波长,进一步说明了明亮的红色磷光是由TPhE到Py的Förster共振能量转移(FRET)产生的。
张玉建特聘教授和浙江工业大学欧阳密教授为共同通讯作者,浙江师范大学为论文第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金重点项目的资助。
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217547
(来源:浙江师范大学 版权属原作者 谨致谢意)
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