
上海有機(jī)所實(shí)現(xiàn)非共軛小分子的超長波長發(fā)光
非共軛發(fā)光體系的發(fā)展革新了傳統(tǒng)的通過鍵共軛(TBC)設(shè)計(jì)策略,并激發(fā)了對分子光物理更深層次的理解。然而,這類非共軛結(jié)構(gòu)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)在于:純碳?xì)潴w系的熒光通常局限于藍(lán)光區(qū)(~470 nm),難以實(shí)現(xiàn)更長波長的發(fā)光。
中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所金屬有機(jī)化學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王曉明課題組長期致力于研究多金屬物種參與的反應(yīng)體系,包括生物酶啟發(fā)的雙/多核金屬催化劑的開發(fā),以及金屬物種的簇集與催化等。近日,該課題組在已取得階段性進(jìn)展的大環(huán)雙核金屬催化工作基礎(chǔ)上(ACS Catal.2021, 11, 13696; J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 24877; Nat. Commun.2025, 16, 3077),以大環(huán)雙吡啶雙亞胺配體(PDI)搭載的雙核鎳絡(luò)合物為催化劑,首次實(shí)現(xiàn)了大位阻偕二芳基聯(lián)烯與芳基硼酸的氫芳基化反應(yīng),突破了經(jīng)典單核金屬催化的端烯官能團(tuán)化(2,3-選擇性)的限制,以罕見的1,2-區(qū)域選擇性構(gòu)建了一個(gè)包含50余種苯乙烯衍生物的化合物庫。
在此基礎(chǔ)上,王曉明課題組與香港中文大學(xué)(深圳)唐本忠院士-趙征教授團(tuán)隊(duì)展開了深入的合作研究,發(fā)現(xiàn)這類化合物在固態(tài)條件下存在明顯的長波發(fā)射現(xiàn)象,其中部分化合物的最大發(fā)射波長可達(dá)575–640 nm。研究發(fā)現(xiàn)協(xié)同的多重空間相互作用(TSI)——包括分子構(gòu)象扭曲調(diào)控的分子內(nèi)TSI,以及苯乙烯單元雙鍵介導(dǎo)的分子間TSI是實(shí)現(xiàn)這些非共軛結(jié)構(gòu)超長波長聚集誘導(dǎo)發(fā)射的關(guān)鍵。通過取代基調(diào)控策略,這類物質(zhì)的發(fā)光顏色實(shí)現(xiàn)了從藍(lán)色到黃色、橙色、紅色,乃至基于單一化合物的暖白光發(fā)射;部分化合物的發(fā)光可延伸至深紅區(qū),其發(fā)射尾端可達(dá)900 nm。這項(xiàng)工作表明,非共軛純碳?xì)潴w系能夠?qū)崿F(xiàn)廣譜的長波發(fā)射行為,從根本上推進(jìn)了對非共軛體系發(fā)光現(xiàn)象的理解,并為超越傳統(tǒng)TBC范式的發(fā)光材料提供了全新的設(shè)計(jì)策略。

相關(guān)研究成果以《Breaking the blue limit of non-conjugated hydrocarbons via multiple through-space interactions》為題,在線發(fā)表于期刊《國家科學(xué)評論》 (National Science Review, nwag257, https://doi.org/10.1093/nsr/nwag257)。該工作得到科技部、中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委、上海市科技委、上海有機(jī)所以及金屬有機(jī)化學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力資助。
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