華師本科生Angew首次在純有機材料中實現力致超長室溫磷光發射

近日,華南師範大學化學與環境學院大學生創新創業訓練計劃小組成員2015級本科生黎建桉和周京弘同學以共同第一作者的身份,在國際化學領域頂級學術期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》(SCI IF=11.99)上發表題為“Transient and Persistent Room‐Temperature Mechanoluminescence from a White‐Light Emitting AIEgen with Tricolor Emission Switching Triggered by Light”的學術論文。 文章DOI: 10.1002/anie.201800762

華師本科生Angew首次在純有機材料中實現力致超長室溫磷光發射

華南師範大學“青年拔尖”引進人才、化學與環境學院副研究員許炳佳博士為該論文通訊作者,化學與環境學院石光教授為共同通訊作者,本科生陳欣、任丁陽、潘慧為共同作者,華南師範大學為第一單位。據悉,該論文審稿人對相關工作給予了“Very Important (top 5%)”的評價;論文在線發表2天便收到另一國際知名學術期刊副主編來信邀稿撰寫概念文章及相關研究進展論文;同時,該研究成果還被Angew. Chem. Int. Ed.的高級副主編推薦到國際知名學術網站平臺ChemistryViews.org上作為研究亮點(Research Highlight)報道。

力致發光(Mechanoluminescence, ML)是指材料在外力(如壓縮、拉伸、彎曲、切割、研磨、振動、刮擦等)作用下直接產生光發射的現象,其有別於常見的光致發光及電致發光。而有著“夜明珠”之稱的長餘輝發光是指當撤去激發源後材料的發光仍在持續的現象,它通常都是由超長室溫磷光發射形成。在過去,純有機材料的長餘輝發光都是由光或者電觸發產生的,這在很大程度上限制了它的應用範圍。

華師本科生Angew首次在純有機材料中實現力致超長室溫磷光發射

圖1. 純有機聚集誘導白光材料ImBr的力致超長室溫磷光發射及光致三色發光轉換

最近,許炳佳副研究員及石光教授課題組以N-(4-三氟甲基苯基)鄰苯二甲酰亞胺為主體,通過引入鹵素取代基溴,合成了一例具有“聚集誘導發光”及光致“瞬時熒光-室溫磷光雙發射”性質的純有機白光化合物ImBr。該化合物的晶體粉末在外力作用下能發射出很強的藍光而當外力消失後仍能觀察到黃色的超長室溫磷光,表現出力致長餘輝發光(Persistent Room-Temperature Mechanoluminescence)的特性。

該研究結果不僅改變了純有機材料的長餘輝發光只能由光或電觸發的現狀,更使有機力致發光的研究向前邁出了重要的一步,為有機長餘輝材料及有機力致發光材料的應用創造了更廣闊的空間。與此同時,在紫外燈照射下,材料的發光顏色能從藍色轉變為白色;撤去紫外燈後,材料的發光顏色則從白色轉變為黃色。換言之,通過簡單地開-關紫外燈,材料的發光顏色能在藍色、白色和黃色之間可逆轉換,這在安全防偽、信息存儲等領域均具有重要的潛在應用。

單晶結構分析和量子化學理論計算的數據表明,化合物ImBr力致長餘輝發光的產生機理與分子中溴原子較強的自旋軌道耦合作用、非中心對稱晶體結構中H-聚集體的形成及分子內運動受限等因素有關。此外,作者還通過對比研究提出了該類材料的分子設計策略,為後續研究提供了理論基礎。

華師本科生Angew首次在純有機材料中實現力致超長室溫磷光發射

圖2. 化合物的力致超長室溫磷光發射及其可能的形成機理

許炳佳副研究員是2016年10月引進到華南師範大學化學與環境學院工作的首批“青年拔尖”人才,到該校工作一年多以來已先後入選廣東省青年珠江學者和廣州市珠江科技新星等人才計劃。自2008年以來許博士一直從事有機/高分子光電功能材料尤其是具有力刺激響應特性的聚集誘導發光材料方面的研究,迄今為止已發表SCI論文40餘篇。其中,以第一作者和通訊作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Chem. Commun.等化學領域的SCI一區TOP期刊上發表論文10餘篇,包括被ChemistryViews.org作為研究亮點報道的論文2篇,ESI高被引論文2篇,Chem. Sci.期刊季度下載量前10名論文1篇;第一作者及通訊作者論文被SCI論文他引500餘篇次。目前主持有國家自然科學基金、廣東高校重大科研專項、廣州市科技計劃等多個項目。

該研究工作得到了國家自然科學基金、廣州市科技計劃、廣東高校重大科研專項特色創新項目、廣東省自然科學基金以及華南師範大學“青年拔尖”引進人才啟動經費的資助,同時還得到了化學與環境學院劉聰副教授、胡小剛教授、龍玉華副教授的支持和幫助。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201800762/full


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