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题名咔唑类有机室温磷光材料设计研究进展
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作者
王晓澳
赵璐
白云峰
冯锋
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机构
山西大同大学化学与化工学院
山西大同大学农学与生命科学学院
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第9期2417-2427,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(22476118)资助。
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文摘
有机室温磷光(oRTP)材料具有良好的可加工性、优异的生物相容性、低生物毒性和低成本等优点,已成为目前功能材料研究的热点。其中,咔唑类oRTP材料从分子结构设计、性能调控优化等方面得到了快速的发展,并且在防伪、生物光学成像、信息加密等方面得到更加广泛地应用。咔唑是一种含氮杂环化合物,为刚性平面共轭结构,具有优良的空穴传输特性和热稳定性。此外,咔唑的平面化结构有利于分子间堆积相互作用,从而加强了分子间电子耦合效应,稳定了三重态激子。并且,咔唑作为一种优良的发色团已被广泛的进行修饰以取得更加优良的RTP特性。本文阐述了oRTP材料的发光机理,总结了具有长磷光寿命的咔唑类oRTP材料的设计策略,主要包括:(1)分子间电子耦合作用:面对面堆积或H-聚集可以稳定三重态激子,通常有利于高效和长寿命的RTP。(2)自旋-轨道耦合作用:重原子强的自旋-轨道耦合能够有效地促进电子从第一电子激发单重态到最低激发三重态(S_(1)-T_(1))或从单重态到三重态(S_(n)-T_(n),n≥1)系间窜越(ISC),并诱导磷光发射。(3)激子分离体系:通过构建扭曲的供体-受体体系,分离最高已占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO),从而减小单重态与三重态的能隙(ΔE_(ST)),增大系间窜越速率(k_(ISC))。(4)聚合物包裹体系:聚合物包裹可以构建致密的刚性外部环境,从而有效地抑制非辐射跃迁和氧扩散,明显提高RTP效率,延长RTP寿命。(5)氢键体系:氢键的相互作用极大地削弱了分子振动和非辐射失活,提高其对温度的耐受性,并且可以屏蔽水和氧气。接着,介绍了咔唑类oRTP材料在防伪等方面的应用。最后,讨论了该领域面临的挑战和值得关注的研究方向。综上,挑战与机遇并存,可以预期咔唑类oRTP材料研究必将成为有机发光材料领域一个新的闪光点,随着研究的不断探索和创新,这类材料在未来将显示更加广阔的应用前景。
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关键词
咔唑
有机室温磷光
长寿命
设计策略
晶体
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Keywords
Carbazole
Organic room temperature phosphorescence
Long life
Design strategies
Crystals
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分类号
O626
[理学—有机化学]
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