具有雙室溫磷光的單一有機分子的白光發(fā)射

 

　　【成果簡介】

 

　　近日，香港科技大學唐本忠院士和中科院化學研究所彭謙副教授(共同通訊作者)等報道了幾種含有羰基(C=O)、重鹵素原子(F、Cl或Br)和π-延伸硫芴基團的純有機熒光體，在Nature Communication上發(fā)表了題為“White light emission from a single organic molecule with dual phosphorescence at room temperature”的研究論文。上述熒光體在晶態(tài)均顯示出雙室溫磷光(RTP)發(fā)射現(xiàn)象。有趣的是，在ClBDBT中可觀察到純白色磷光發(fā)射，其CIE1931色度坐標為(0.33，0.35)。白光發(fā)射來自兩種具有不同波長和壽命的室溫磷光能帶(即兩種具有不同激發(fā)能量和過渡軌道特性的電子激發(fā)三線態(tài))混合。研究人員也證實系統(tǒng)內混合低激發(fā)和高激發(fā)的三線態(tài)發(fā)射雙重室溫磷光是一種構筑無金屬純磷光的SMWLEs通用的策略。

 

　　【圖文簡介】

 

　　圖1開發(fā)SMWLEs室溫磷光系統(tǒng)的策略和實例

 

　　

 

 

 

　　a) 雙磷光發(fā)射的Jablonski能級圖;

 

　　b) ClBDBT的照片。其中以ClBDBT 粉末繪出一盞燈的形狀，激發(fā)源開啟時為白色，關閉后為黃色;

 

　　c) 室溫磷光體的分子結構。

 

　　圖2 幾種磷光體的光物理性質

 

　　

 

 

 

　　a) 300 K時幾種磷光體的瞬態(tài)(實線)和穩(wěn)態(tài)(虛線，10 ms)PL光譜圖;

 

　　b) 300 K時幾種磷光體的600 nm持續(xù)發(fā)射和467 nm快速發(fā)射(插圖)的PL衰減線;

 

　　c) 幾種磷光體的CIE 1931色度坐標;

 

　　d) 激發(fā)波長為365 nm時，幾種磷光體在激發(fā)前后的照片及其磷光量子效率和壽命。

 

　　圖3 ClBDBT溫度相關的光物理性質

 

　　

 

 

 

　　a) 50-300K下ClBDBT晶體的PL光譜;

 

　　b) 77 K 下ClBDBT的瞬態(tài)(實線)和穩(wěn)態(tài)(虛線，10 ms) PL光譜以及其粉末和溶液狀態(tài)的照片;

 

　　c) 50-300K下551 nm激發(fā)的ClBDBT 時間分辨PL衰減線;

 

　　d) 50-300K下467 nm激發(fā)的ClBDBT 時間分辨PL衰減線。

 

　　圖4 機理探究的理論計算

 

　　

 

 

 

　　a) 計算所得絕熱能級;

 

　　b) 計算所得電子轉移性能;

 

　　c) 相應的前線分子軌道;

 

　　d) 300K時T1和T2態(tài)的發(fā)射光譜;

 

　　e) 50-300 K下ClBDBT的(TD) B3LYP/6-31(d)/GAFF水平上T1態(tài)的發(fā)射光譜。

 

　　圖5 BDBT、ClBDBT和BrBDBT的晶體結構

 

　　

 

 

 

　　碳原子為灰色，氧原子為紅色，硫原子為黃色，氯原子為綠色，溴原子為桔色，氫原子未顯示。

 

　　【小結】

 

　　該研究報道了幾種具有雙重RTP發(fā)射的純有機室溫熒光體。實驗和理論研究表明，雙重RTP應來源于低激發(fā)和高激發(fā)三線態(tài)，在此基礎上獲得了具有純粹磷光的白光發(fā)射材料，其中ClBDBF的CIE 1931色度坐標為(0.33，0.35)。從該研究的實驗和理論的所得設計策略將應用于繼續(xù)探索白色有機磷光體發(fā)射器，以及探究鹵素原子和包裝模式的影響。

 

　　文獻鏈接：He Z, Zhao W, Lam J W Y, et al. White light emission from a single organic molecule with dual phosphorescence at room temperature[J]. Nature Communications, 2017, 8(1): 416.