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近日, 青科大高分子学院薛善锋、杨文君教授团队 在化学领域国际知名期刊《 Chemical Science 》上(中科院JCR一区TOP期刊)发表了题为“ Rational molecular and doping strategies for winning ultra-long-lived organic RTP polymers ”的研究成果(DOI:10.1039/D3SC01276J)。高分子学院 博士研究生张跃发为该论文的第一作者 ,薛善锋教授和杨文君教授为通讯作者,青岛科技大学为唯一完成单位。
超长且明亮的室温磷光材料在光电子器件、生物成像、防伪、信息存储和夜光产品等方面具有潜在的应用前景。其中,有机掺杂室温磷光(RTP)聚合物因其经济性、良好的加工性、生物相容性以及优异的力学性能而备受关注。富含氢键的聚合物如聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)因其与掺杂分子的强相互作用而被广泛用作基质。但目前,实现超长寿命的有机掺杂RTP聚合物仍具有巨大的挑战。本团队 考虑芳香族硼酸和咔唑基结合在超长有机掺杂RTP聚合物中将发挥积极作用,最近将N-(对硼酸苯基)咔唑掺杂进PVA取得了长组元寿命为3.21 s的RTP聚合物 (Chem. Eng. J.,2023,452,139385)。本工作 首次通过异构化硼酸基到咔唑环,实现了更加超长的RTP发射。 这些结果表明, 将功能基团直接键接在三线发色团,不仅能有效抑制三线态热失活,而且可大大降低分子内旋转对三线态激发能的耗散作用。这提供了一个有机室温磷光掺杂剂分子设计和应用的新思路 (图a)。 经过这一分子结构改性策略,只需在PVA分子链上接枝万分之一或千分之一的9-苯基咔唑-2-硼酸(C2BA),就可获得了创纪录的达3.517和4.444秒的超长RTP寿命 (图b,c)。
此外,团队成员 基于Förster的能量转移理论,通过共掺杂有机荧光染料(罗丹明B),提供了一种以C2BA/PVA作为能量给体,荧光染料作为受体制备发射多彩余辉材料的策略。 本工作使得本征短寿命(纳秒级)的荧光染料发射寿命高达2.6s的余辉,这得益于持续的不受量子自旋禁阻的三线态到单线态Förster共振能量转移,是迄今最超长最明亮的有机双余辉聚合物材料 (图d)。本工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设、山东省自然科学基金、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题等项目的资助。
文章链接: https://doi.org/10.1039/D3SC01276J
文章来源:青岛科技大学
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