圆偏振光可以帮助我们探究物质内在的基本性质,包括手性、化学组成以及结构对称性等。具有圆偏振发光特性的材料,在诸多领域内有着潜在的研究与应用价值,有望应用于下一代的分子开关、光学传感器、光电器件、信息储存器、3D光学显示器、生物探针、以及自旋电子元件等。
有机-无机杂化金属卤化物材料因其结构的多样性和性质的灵活调控性,受到了广泛的关注。在发光较强的过渡金属卤化物中引入手性,将有希望得到性能优异的圆偏振发光材料。近日,南方科技大学的毛陵玲教授团队与UC Santa Barbara的Tony Cheetham教授、以及华南理工大学的叶柿教授团队合作,以杂化溴化锰为研究对象,通过在无机骨架之间引入三种不同种类的手性有机胺,构造了四对(R/S-)新型的对映异构的圆偏振发光材料,并探究了结构对圆偏振发光性能的影响。
在八种新化合物中,共存在两种类型的结构:(I) 手性有机胺通过自身的O原子与无机部分的Mn配位;(II) 有机胺以孤立的形式存在于无机骨架之间。据作者报道,目前手性的有机-无机杂化溴化锰的相关报道还较少,尤其是(I)类型的结构,是首次合成与报道。 在结构类型(I)中,手性的有机胺与与非手性的无机部分通过配位键直接连接,手性配体的配位及氢键造成了[MnBr5O]八面体的高度扭曲。在扭曲的无机结构中,Mn与Br错位排列形成了轻微的螺旋链状结构,从而导致无机骨架获得了“固有”手性。而该螺旋链状结构在结构类型(II)的无机部分却没有被发现。 实验结果表明,结构的差异导致了截然不同的圆偏振发光性质。相比于结构(II),具有“固有”手性的结构(I)的发光不对称因子更高,表现了出更好的不对称性。尤其是化合物R-1,同时具有较高的发光不对称因子(23×10–3)与量子产率(50.2%)。 在该研究中,手性有机胺与无机骨架直接配位的结构,增强了材料的圆偏振发光信号。该材料结构的装配策略,将有望于为设计高性能的圆偏振发光材料提供一个崭新的研究思路。 论文信息 Structural Origin of Enhanced Circularly Polarized Luminescence in Hybrid Manganese Bromides Jian Chen, Shuai Zhang, Xin Pan, Ruiqian Li, Shi Ye,* Anthony K. Cheetham,* and Lingling Mao* 第一作者是南方科技大学的陈健博士(现为南科大博士后)。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202205906