南京邮电大学黄维院士、陶冶教授和陈润锋教授团队JACS：动态共振有机发光材料新进展

智能化有机光电材料和器件的是有机电子学今后重要的发展方向之一，发展具有动态响应特性的光电材料，有望开拓器件应用研究领域的新视野，为研制高性能和新功能器件提供新途径。动态地调控三线态激子的产生，能够赋予材料对外界刺激响应特性，在智能光电材料等领域有着良好的应用前景。然而，如何动态地调控三线态激子的产生仍然是一个挑战，相关研究已经成为化学、材料领域的前沿热点问题。

针对这一难题，南京邮电大学陶冶教授、陈润锋教授和黄维院士团队基于诺贝尔奖获得者Pauling提出的经典共振理论，利用共振体系真实电子状态在不同结构之间共振的动态调节特性，提出了通过共振诱导激发态调控策略，在有机磷光体中引入共振结构来调控三线态激子的产生，开发了具有可调制动态光响应行为的有机超长室温磷光（OURTP）材料体系。

图1.（a）共振互变及共振能示意图；（b）共振互变减小实时单线态—三线态能量差（c）共振活化程度不同致使OURTP强弱差异

作者将N-C=O共振结构引入萘并咪唑基团中，构筑了光活化OURTP材料。基于N-C=O共振结构的磷光材料具有可调节的单线态—三线态能级，可有效地减小实时的单线态—三线态能级差以及动态可调的跃迁成分，因此具有更多的系间窜越通道以及显著增强的自选轨道耦合效应（图1a和1b），显著地促进系间窜越（ISC）的发生，从而获得高的三线态激子浓度。另一方面，N-C=O和N⁺=C–O⁻结构存在能量差（即共振能），要实现从N-C=O到N⁺=C–O⁻的转变需要克服共振能。因此，所制备的材料在更高功率激发光下，能够活化更多的共振结构（图1c），动态产生更多的三线态激子，实现更强的光活化OURTP强度，磷光寿命可达500 ms。利用此类具有光活化OURTP的动态共振材料作为涂层材料，作者开发了新型可重复利用的光学加密纸张，并将其应用于具有时效性的信息加密二维码中（图2）。这一工作攻克了动态响应型光电材料分子设计的科学问题，证明了引入共振结构是动态调控三线态激子产生的有效策略，为动态响应光电材料分子结构的理性设计与性能的精确调控提供了一定的理论指导和新的技术途径。

图2. 含共振结构PA-OURTP材料的应用

相关工作发表在国际权威学术期刊Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）上，文章的共同通讯作者为南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院陶冶教授、黄维院士和陈润锋教授，论文的第一作者为青年教师谢高瞻。该项研究成果同时得到了柔性电子基础科学中心、国家优秀青年基金、江苏省特聘教授计划等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Resonance-Induced Dynamic Triplet Exciton Population for Photoactivated Organic Ultralong Room Temperature Phosphorescence

Gaozhan Xie, Ningning Guo, Xudong Xue, Qianxiu Yang, Xiaolong Liu, Hui Li, Huanhuan Li, Ye Tao*, Runfeng Chen*, and Wei Huang*

J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c06577

导师介绍

陈润锋

https://www.x-mol.com/university/faculty/380824 

黄维

https://www.x-mol.com/university/faculty/35089