在功能光电材料研究中，高效利用三重态激子是提升器件性能的关键。与传统荧光体系相比，三重态发光可实现更高的激子利用率，并具备长寿命和热响应特性。然而，如何在原子尺度精确调控三重态激子的行为与发光机制，仍是材料化学领域的重要科学问题。近日，中国科学技术大学周蒙教授团队与福州大学雷振教授团队合作，在金属纳米团簇体系中揭示了三重态发光机制可控分化的原子级调控规律，相关成果发表于《德国应用化学》。
图1. (a)Au6Ag2和Au6Ag4的结构解析；(b)Au6Ag2和(b)Au6Ag4的稳态光学性质。 团队选用结构高度相似的原子精确纳米团簇Au6Ag2与Au6Ag4为研究对象，它们均含Au6八面体核心，仅在银原子数与配体结构上略有差异。两者均表现出对氧气敏感的三重态发光，但发光性质截然不同：Au6Ag2呈典型磷光特征，光谱随温度降低蓝移，寿命近线性变化；而Au6Ag4则展现磷光与TADF共存的双通道发光，随温度变化寿命呈现玻尔兹曼分布并呈现反向系间窜越（RISC），体现热驱动激发态再分布特征。 图2.温度相关的发光性质研究。 密度泛函理论与含时密度泛函计算揭示了这种分化的本质。微小的结构调控改变了激发态电子–空穴分布及轨道特征，进而影响自旋–轨道耦合与系间窜越动力学。在Au6Ag2中，电子–空穴局域于金属核心，强自旋–轨道耦合促进ISC，但较大的单三重态能隙抑制RISC，使发光以磷光为主；而在Au6Ag4中，电子–空穴分布更离域，能隙减小，自旋–振动耦合增强，使得RISC在热力学上可行，从而产生TADF特征。 该研究表明，即便金核保持不变，银原子数与配体结构的微调亦可显著影响激发态能级结构与自旋转换动力学，实现从纯磷光到磷光/TADF共存的机制演化。这一发现为深入理解纳米团簇的光物理行为及原子级精控的功能发光材料设计提供了新的思路与方法。 论文信息 Atomic-Level Engineering of Au–Ag Nanoclusters Enables Divergent Triplet Emission Wei Zhang, Jie Kong, Wen-Ting Liu, Rui Zhao, Jiachen Zhang, Hongjian Deng, Zhen Lei, Quan-Ming Wang, Yi Luo, Meng Zhou 论文的第一作者为张伟特任副研究员，通讯作者为周蒙教授、雷振教授及张伟特任副研究员。本工作受到国家自然科学基金委、中国科学院以及中国科学技术大学的基金项目支持。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202515551
