分子发光材料由于其在照明、显示和生物成像等领域的广泛应用而受到关注。众所周知，分子体系的发光通常对温度较为敏感，温度的升高往往会引起分子发色团的旋转和晶格振动的增强，从而导致普遍的发光热猝灭。这种热猝灭效应严重阻碍了高效率发光，同时限制了发光材料高温下在商业LED的实际适用性。在纯无机发光材料中，通过引入中间能级或缺陷态可以在一定程度上降低热猝灭效应。然而，对温度零猝灭发光材料的例子仍然十分少见，因此，如何合理开发热阻发光材料仍然是一个挑战。
近年来，具有长寿命激发态和延时发光特性的室温磷光材料（RTP）受到了学术界的广泛兴趣。然而，纯有机RTP材料在室温条件下同样存在由于热效应导致的发光效率低等问题，同时不易达到秒级激发态寿命，限制了其在发光可视化和识别方面的应用。综合考虑到长期以来对热阻发光材料和超长高效RTP材料的需求，设计具有零猝灭的超长RTP材料可效提升发光量子产率，并对丰富RTP家族具有重要意义。
针对上述科学问题和技术需求，北京师范大学化学学院闫东鹏教授研究组近期开展了热阻型室温磷光材料的研究，通过利用金属卤化物四面体团簇和四苯基磷单元共晶组装，获得了新型有机-无机杂化材料，实现了在很宽的范围内(220 K以上)对温度的零猝灭超长磷光。
图1. (a，b) (Ph4P)2CdX4和(c，d) (Ph4P)2Cd2X6，显示了氢键以及C-H···π,以及(Ph4P)2Cd2Cl6和(Ph4P)2Cd2Br6内的X···π相互作用。
不同于基于结构扭转和相变零猝灭发光机制以及基于分子刚性的长寿命RTP机制，这项工作利用了热活化延迟荧光（TADF）波段作为能量缓冲层来补偿随着温度升高导致的磷光损失，因此为实现零猝灭发光提供了一条新途径。此外，通过利用激发依赖的四种金属卤化物的RTP特性，可以将金属卤化物的不同组合用于摩尔斯电码加密和时间分辨信息逻辑门。因此，这项工作发展了利用零猝灭效应获得高效固相RTP的有机-无机杂化材料。0D金属卤化物杂化物的设计有望为开发用于热阻发光和信息编码特性的超长RTP提供新方法。
该项工作近期发表在Nature Communications上，研究得到了国家自然科学基金，教育部霍英东教师基金，英国皇家学会牛顿高级学者基金，北京市科技新星计划等课题资助。通讯作者为闫东鹏教授，第一作者为北京师范大学2018级研究生刘书雅，博士生方晓雨和路博参与了该项工作。
来源：北京师范大学
全文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18482-w
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