近几年来,有机长余辉材料由于其具有长发光寿命、大斯托克斯位移和高激子利用率等特点引起了人们的广泛关注。然而,由于聚集诱导淬灭和三重态激子易失活等因素导致开发在大气环境下具有优异光学性能的有机长余辉材料十分困难。此外,目前报道的大多数有机长余辉材料只能使用紫外光作为激发源,限制了材料的进一步应用。
近日,中山大学潘梅教授课题组利用超分子自组装策略制备了一系列具有优异余辉性能的金属-有机笼(MOCs)。有机发色团通过金属离子结点的限定连接,正交锚定在具有纳米限域空间的0维笼状结构中,不仅减少了有机配体之间H聚集引起的磷光淬灭,还增加了结构的刚性,减少非辐射失活。通过与相同发色团形成的3D有机结晶分子和1D配位聚合物相比,0D纳米笼充分体现了限域增强的发光特性。Cd-IDB-IPA在大气环境下被365 nm紫外灯,蓝光LED,白光LED甚至手机闪光灯激发后能够发射出橙红色余辉。余辉性能相较于纯有机配体大幅度提升。通过低温进一步抑制分子的振动,可以在77 K下观察到持续时间长达10 min的余辉发射。被白光LED激发后也能够发射出长达40 s的余辉,超过了大多数报道的有机长余辉材料。 通过上述纳米笼限域空间正交锚定发色团策略,成功实现了对MOCs光学性能的优化和调控。作者进一步利用瞬态吸收光谱、理论计算以及单晶结构分析,详细揭示了超分子纳米笼的构建有力促进余辉发射的内在机制。 基于Cd-IDB-IPA的余辉具有宽激发波长的特性,作者探索了其在硝基苯可视化识别方面的应用。由于硝基苯对365 nm紫外光的竞争性吸收,使得Cd-IDB-IPA被365 nm紫外光激发后不能产生余辉发射。但是在白光LED或者手机闪光灯激发后依然能够观察到余辉。由于MOCs结构的稳定性,其在95℃的水溶液中依然能够实现余辉发射,有利于材料在一些复杂环境中的应用。最后基于不同配体和MOCs之间的光学性能具有较大差异,作者将这些材料组成汉字显示符。在被不同的光源激发后,可以从图案中读取到不同的信息。该工作为制备金属-有机长余辉材料及其应用提供了新的策略。 论文信息 Promoting WLED-Excited High Temperature Long Afterglow by Orthogonally Anchoring Chromophores into 0D Metal-Organic Cages Zhong-Hao Wang, Chen-Hui Liu, Lin Zheng, Hui-Li Sun, Shao-Qi Guan, Zhong-Min Cao, Mei Pan, Cheng-Yong Su Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202417593