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传统荧光材料在应用中常因其在固态或者聚集态下受到聚集诱导猝灭的影响从而导致荧光性能下降。近年来,大量非共价键作用力被广泛的应用于解决这个问题,如阴离子效应和机械键效应。东南大学李全院士团队基于在阴离子效应(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202406417)和机械键效应(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202410130)等的前期研究基础上,发现了一种特殊的芘基荧光体系。如果单独使用阴离子效应或机械键效应则体系没有荧光增强效果,而使用阴离子和机械键协同效应可以使荧光强度最高增强14倍,量子产率最高至97%。
在机理研究中,团队发现C–H···X和C–H···O等非经典氢键发挥了至关重要的作用。这些非经典氢键不仅通过连接阴离子、大环和芘来限制芘的旋转运动,显著抑制非辐射衰减并增强荧光性能;还通过将阴离子与周围四个轮烷连接,构建出简单的氢键有机框架,大幅提升材料的结晶性。这种通过纯非经典氢键来构建高性能有机发光材料的情况在基于氢键诱导有机发光材料领中是非常罕见。因为非经典氢键的结合能非常弱,一般只有0.4-4 kcal mol-1,其中大多数小于2 kcal mol-1,难以调控。 同时,该体系展现出良好的普适性,对多种阴离子都适用。基于此,团队成功将该体系应用于圆偏振发光和刺激响应荧光材料领域。综上所述,该工作报道了一种通过阴离子和机械键协同效应策略设计的高效固态有机发光材料。利用非经典氢键来固定分子构象并抑制非辐射衰减,使荧光性能获得显著提升。该研究不仅为高效固态有机发光材料的设计提供了新思路,还构建了一种普适性强、易于构筑的非经典氢键体系。这不仅有助于探究非经典氢键在光电功能材料领域中的应用,更有助于进一步开发非经典氢键,并为其在更广泛领域的应用奠定了基础。
论文信息 Nonclassical Hydrogen Bond-Based Efficient Solid-State Organic Emitters Enabled by a Synergistic Anion and Mechanical Bond Effect Yi An, Ru Zhou, Ningjin Zhang, Aocheng Chen, Junfei Xing, Shu Zhang, Quan Li 文章的第一作者是东南大学博士生安逸,通讯作者是东南大学李全院士和张曙博士。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202505774

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