【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，吉林大學(xué)物理學(xué)院高壓與超硬材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄒勃教授團(tuán)隊(duì)楊新一課題組通過壓強(qiáng)處理工程調(diào)控分子堆疊模式實(shí)現(xiàn)了苯硼酸(PBA)的高效藍(lán)光發(fā)射，其熒光量子產(chǎn)率由初始的2.3%提高到了31.5%。相關(guān)研究成果以“Pressure-Tailored π-π Stacking in Dimers Enhances Blue Photoluminescence in Boron-Based Organic Molecules”為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Laser & Photonics Reviews》上。
 

　　具有缺電子基團(tuán)和芳香環(huán)的有機(jī)分子由于p-π*共軛效應(yīng)可以促進(jìn)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，為開發(fā)高效發(fā)光材料提供廣闊的應(yīng)用平臺(tái)。然而，在形成聚集體時(shí)，吸電子能力使芳香環(huán)的π電子密度降低，從而降低了芳香環(huán)間的靜電斥力。這將導(dǎo)致π-π相互作用增強(qiáng)，降低熒光量子產(chǎn)率。高壓作為獨(dú)立于溫度和化學(xué)組分的熱力學(xué)參量，可以有效地縮短原子間距離、改變材料的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使材料產(chǎn)生優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)?；诖?，楊新一課題組提出利用壓強(qiáng)處理策略調(diào)控分子堆積方式，實(shí)現(xiàn)初始弱熒光有機(jī)材料的高效藍(lán)光發(fā)射。
 

　　在本工作中，楊新一課題組選擇具有復(fù)雜氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的PBA作為研究對(duì)象，通過壓強(qiáng)處理工程改變分子堆積構(gòu)型，成功實(shí)現(xiàn)了PBA的明亮藍(lán)光發(fā)射，熒光量子產(chǎn)率從2.3%顯著提高到31.5%。原位高壓同步輻射X射線衍射、紅外吸收光譜和密度泛函理論計(jì)算表明：壓強(qiáng)處理工程改變了PBA的分子構(gòu)型，使其由正交相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?，并在完全卸壓后保留了高壓相。相變使得分?pi;-π堆積模式出現(xiàn)明顯的位錯(cuò)，π-π相互作用顯著減弱，同時(shí)有利于分子間的π軌道耦合，打開分子間電荷轉(zhuǎn)移通道。同時(shí)，氫鍵的增強(qiáng)有效地限制了苯環(huán)的振動(dòng)，減小了非輻射躍遷，實(shí)現(xiàn)PBA的高效藍(lán)光發(fā)射。此工作利用壓強(qiáng)處理工程改變分子堆積構(gòu)型，成功實(shí)現(xiàn)了PBA的高熒光態(tài)截獲至常壓，為設(shè)計(jì)高性能藍(lán)光有機(jī)分子材料提供了新思路。
 

　　吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生阮井琪、綜合極端條件高壓科學(xué)中心王藝璇助理研究員為共同第一作者，楊新一教授為本文通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助，同時(shí)也得到了上海光源同步輻射BL15U1線站、吉林大學(xué)物理學(xué)院儀器共享平臺(tái)和綜合極端條件高壓科學(xué)中心的大力支持。