日前，西北工業大學黃維院士團隊谷龍教授、南京工業大學安眾福教授和新加坡南洋理工大學趙彥利教授合作，在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）發表研究成果，提出了一種構築聚合物的圓偏振有機室溫磷光新策略。相關論文以題為“Circularly Polarized Organic Room Temperature Phosphorescence from Amorphous Copolymers”發表在JACS上。通訊作者是南京工業大學安眾福教授、西北工業大學黃維院士和新加坡南洋理工大學趙彥利教授。
谷龍教授介紹說，該項研究將具有軸手性的髮色團透過自由基交聯聚合的方法引入聚丙烯酸聚合物鏈中，實現了高效的聚合物圓偏振有機室溫磷光。該創新性研究成果不僅為製備新型聚合物圓偏振有機室溫磷光材料提供了理論指導，還為拓展有機室溫磷光材料效能開闢了一條新途徑。
他表示，有機室溫磷光材料因具有長的發光壽命和豐富的激發態性質，在化學感測、顯示、生物成像以及防偽等領域展現出越來越廣泛的應用前景。近年來，科研工作者們雖然透過合理的分子設計和材料設計等得到了一系列多彩、智慧、高效以及長壽命的有機室溫磷光新材料。但是，對於具有圓偏振發光的特性的有機室溫磷光材料鮮有研究。圓偏振發光材料（CPL）是一種新興的光學功能材料，因其卓越的光學靈敏度和空間解析度而受到廣泛關注。目前，所報道的圓偏振有機室溫磷光材料主要是藉助於晶體工程和主客體摻雜策略，實現長壽命的圓偏振發光。然而，基於晶體工程和主客體摻雜的圓偏振室溫磷光材料，由於在可加工性與柔韌性等方面仍然面臨著諸多問題，很大程度地制約了圓偏振有機室溫磷光材料的實際應用。聚合物材料具有柔性、質輕、可旋塗、可拉伸等諸多優勢，在柔性電子領域展現出巨大應用潛力。如何透過簡單的方法制備具有圓偏振有機室溫磷光的聚合物材料為該領域面臨的重大研究挑戰之一。
圖.聚合物圓偏振有機室溫磷光的設計策略、光物理性質以及在多維資料加密中應用的示意圖。
為了獲得高效的圓偏振發光，通常需要構築手性聚集體，利用相鄰共軛髮色團間的有效耦合，從而實現手性發光訊號的放大。受此啟發，研究團隊選取具有軸手性結構特徵的化合物作為手性發光單元，主要是由於該類化合物其特殊的結構特徵，使得材料在單分子狀態下也可以提供有效的耦合，而獲得有效的圓偏振發光。同時，為了獲得長壽命的有機室溫磷光，研究團隊選取了聚丙烯酸(PAA)作為剛性的聚合物微環境。聚合物中大量的羧基不僅可以提高手性發色團的系間竄躍速率，促進三重態激子的產生，而且可以有效地限制發光分子的運動，抑制分子激發態的非輻射躍遷，獲得長壽命磷光發射。實驗資料顯示，在聚合物薄膜狀態下，該系列材料的最長磷光發光壽命為0.68秒，最大磷光發光效率為30.6%。值得注意的是，該類材料展現出了相對高的不對稱因子為9.4×10-3。鑑於該聚合物材料具有良好的柔韌性、透明度以及長壽命的圓偏振發光的特性，該類材料被成功用於顯示與多維資料加密等應用中。
來源：西北工大
文章連結：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c08118
