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科技成果
李振教授团队全面综述有机发光材料在聚集态的发光行为、内部机理及其潜在应用
发布者: 发布时间:2021-12-29

荧光是大自然对我们的恩赐,因为它的存在,我们的世界变得更加丰富多彩。荧光现象最早被西班牙医生、植物学家Nicolás Monardes在1565年发现并记录下来。1834年,欧洲传教士Brewster发现,当一束强太阳光穿过月桂叶子的乙醇提取液时,溶液的颜色变成了绿色的互补色—红色,而且颜色随溶液的厚度变化。直到1852年,英国科学家Stokes才认识到这是一种光发射现象,并使用了“fluorescence”一词。经过一百多年的发展,荧光及其相关的技术已经取得了长足的发展,并被广泛地应用于我们生活的方方面面。在此过程中,荧光的内涵也得到了极大的扩展,根据其激发态进程的不同而被分为荧光、磷光,以及延迟荧光。此外,其激发源也从最早的光激发拓展到了电激发、力激发和化学激发等。

一般来说,发光材料可以分为有机和无机两大类,其中有机发光分子由于具有良好的生物相容性、结构的多样性以及性质的易调节性等优点备受关注。近期,李振教授团队在综述期刊《Prog. Mater. Sci.》(IF: 39.58)上发表了题为“Light emission of organic luminogens: Generation, mechanism and application”的文章(DOI: 10.1016/j.pmatsci.2021.100914),全面综述了有机发光材料在近年来的研究进展,特别是一些典型聚集态发光行为的产生原理及其潜在应用。足球分析看盘软件的青年教师方曼曼博士为论文第一作者,李振教授为通讯作者。

图1 有机发光材料的组成、发光原理及其应用。

有机发光材料通常是原子通过共价键构成分子,然后多个分子通过非共价相互作用形成聚集体,并被用于生活的各个领域,例如光电显示、化学/生物传感、生物成像及其防伪打印等。在20世纪及以前,科学工作者主要聚焦于分子科学的研究,即研究分子结构对发光行为的影响,通过改变原子的种类或共价键的连接方式来调节化合物的发光性质。在此过程中,总会发现有些发光行为很难用分子科学的原理予以解释,例如具有相同分子结构的同质多晶经常表现出完全不同的发光行为等。进入21世纪,科学家们将他们的目光开始转向分子堆积,也就是分子在聚集态下的非共价相互作用对其发光行为的影响。例如Tang等在2001年提出的“聚集诱导发光”以及2012年的“结晶诱导磷光”;Huang等在2015年报导的“H-聚集诱导有机长余辉”;同期,Chi和Li也发现分子堆积与力致发光的密切联系等。这一切都表明关于聚集态发光的研究正在慢慢成为科学家们研究的中心,分子聚集态科学的时代正在到来。

在该综述中,李振教授团队主要介绍了四种不同的发光形式,包括光致发光、力致发光、化学发光和电致发光。详细综述了有机化合物在这四种不同激发模式下的固态发光行为,包括聚集诱导发光、激基缔合物发光、非芳香化合物发光、热激活延迟荧光、纯有机室温磷光和非芳香室温磷光等,深入解析了分子结构及晶体堆积与其发光性质之间的密切联系。基于对聚集态发光行为的深入研究,李振团队在2018年提出了“Molecular Uniting Set Identified Characteristic (MUSIC)”的概念,强调分子聚集态结构对有机光电功能材料性能的重要影响及其研究意义。最后,该综述还介绍了一些纯有机发光材料的典型应用场景,包括有机发光二极管、光学传感、刺激响应、生物成像和防伪打印等。该综述能促进科研工作者对于聚集态发光行为的理解,从而帮助甚至引导有机固态发光材料的进一步开发与发展。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642521001389

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