介绍一种具有高量子效率近红外室温磷光发射的纯有机薄膜

近日，华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队构建了一系列具有高量子效率近红外室温磷光发射的纯有机薄膜，并构建了首个基于室温磷光的半减法器逻辑门。该工作发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

现有的近红外（NIR）有机染料多为荧光染料。但是由于S1态和S0态之间超快的非辐射内转换（IC）动力学过程，其荧光发射容易猝灭，量子产率普遍较低。具有室温磷光（RTP）发射的有机染料中，IC过程可以被T1态和S0态之间的自旋所禁阻，因而可以有效规避上述问题。然而，这类染料中较长的三重态寿命又会带来其他非辐射弛豫过程，导致磷光淬灭。

因此，选用RTP寿命较短的红色荧光染料，并通过改变外部环境来抑制其IC过程，可能成为构建高效近红外磷光发射材料的有效策略。

该研究中，作者选用具有红光发射的溴代酚磺酞（PSP）染料，并以聚乙烯醇（PVA）作为刚性化基质，来控制溴代PSP分子的非辐射弛豫过程，构建了一系列PSP@PVA薄膜。这些薄膜中，溴代PSP分子均表现出了良好的近红外室温磷光发射性能。其中四溴酚蓝@PVA薄膜表现最佳，磷光发射波长可达819 nm，磷光量子产率为 3.0%。

更进一步，研究者利用PSP分子结构的酸碱响应性，构建了一种基于磷光的半减法器逻辑门。

上述结果初步证明：利用有机分子中T1态和S0态之间的自旋禁阻IC过程，可以构建出具有良好NIR发射效率的材料。这将为发展更多具有高效NIR发射的有机材料的发展提供思路。

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