马达教授团队在《Science China-Chemistry》上发表研究论文

近日，我校医药化工学院/高等研究院马达教授团队，在《Science China-Chemistry》发表了题为“Thermally Activated Delayed Fluorescence Enhanced by Macrocyclization”的研究论文，李硕博士为本文第一作者。

热激活延迟荧光（TADF）材料因在光电器件、光催化和光诊疗等领域的广阔应用前景，而成为研究的热点。在TADF材料的设计中，一个关键因素是确保最低激发三重态（T₁）到最低激发单重态（S₁）的反向系间窜跃过程（RISC）。这要求S₁和T₁之间的能隙（DE_ST）小于0.3eV。为了获得小的能隙，一个有效的途径是构建扭曲的分子内/分子间供体-受体（D-A）体系。然而，这样的设计取决于供体和受体的精心选择，以及它们的微妙组合。这主要是由于起始TADF构建模块具有较大的能垒（通常>0.5eV）。此外，为了实现高效的TADF发射，通常也需要引入多个供体或受体，这种共轭结构的拓展可能导致发射的红移。因此，发展新的策略来调节D-A体系的能隙，实现高效的TADF发射具有重要意义。

图1 大环化构建高效TADF的示意图

基于此，本工作提出了通过非共轭的亚甲基桥联发光团形成大环的大环化策略来增强TADF（图1）。作者首先将反应模块（1,4-二甲氧基苯）连接到荧光分子5-（9-咔唑基）间苯二氰上，然后在三氟乙酸催化下与多聚甲醛缩合得到二聚体大环和三聚体大环。实验数据和理论计算结果分析表明了这两个大环的TADF性质（图2）。重要的是，相比与单体，这两个大环均展示出更高的量子产率。这种TADF效率的提高可归因于大环的骨架结构，其能够降低在S₀和S₁态结构变化中的重组能，有效降低激发态能量转化为非辐射能的程度。重要的是，大环化增强TADF策略也同样适用于其它发光团，表现出良好的通用性（图3）。大环化学和发光材料的结合将为设计高效的TADF材料提供新的指导。

图2 (a)MC-2和MC-3的归一化光致发光（PL）光谱; (b)MC-2和MC-3的瞬态PL衰减曲线; (c)MC-2和(d)MC-3在空气和真空条件下的PL光谱; (e)二聚体大环MC-2的优化的基态几何形状、轨道分布和能级

图3 具有TADF性质的其它大环的化学结构

该项研究工作得到了台州学院、国家自然科学基金、省自然科学基金的经费支持。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11426-024-2427-y