【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重點實驗室鄒勃教授團隊楊新一課題組通過壓強處理工程調(diào)控分子堆疊模式實現(xiàn)了苯硼酸(PBA)的高效藍光發(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)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Laser & Photonics Reviews》上。
 

　　具有缺電子基團和芳香環(huán)的有機分子由于p-π*共軛效應(yīng)可以促進分子內(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。然而，在形成聚集體時，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，降低熒光量子產(chǎn)率。高壓作為獨立于溫度和化學(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)，進而使材料產(chǎn)生優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)?；诖耍瑮钚乱徽n題組提出利用壓強處理策略調(diào)控分子堆積方式，實現(xiàn)初始弱熒光有機材料的高效藍光發(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作為研究對象，通過壓強處理工程改變分子堆積構(gòu)型，成功實現(xiàn)了PBA的明亮藍光發(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算表明：壓強處理工程改變了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，π-π相互作用顯著減弱，同時有利于分子間的π軌道耦合，打開分子間電荷轉(zhuǎn)移通道。同時，氫鍵的增強有效地限制了苯環(huán)的振動，減小了非輻射躍遷，實現(xiàn)PBA的高效藍光發(fā)射。此工作利用壓強處理工程改變分子堆積構(gòu)型，成功實現(xiàn)了PBA的高熒光態(tài)截獲至常壓，為設(shè)計高性能藍光有機分子材料提供了新思路。
 

　　吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國重點實驗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。該工作得到了國家自然科學(xué)基金等項目資助，同時也得到了上海光源同步輻射BL15U1線站、吉林大學(xué)物理學(xué)院儀器共享平臺和綜合極端條件高壓科學(xué)中心的大力支持。