生化学院钱兆生教授团队在打破传统重原子效应构建高效聚集诱导发光分子领域取得重要成果
日期: 2021-09-16 作者: 供稿单位: 生化学院

近日,浙师大生化学院钱兆生教授课题组在光学材料顶级期刊Advanced Optical Materials上在线发表论文“Breaking Classic Heavy-Atom Effect to Achieve Heavy-Atom-Induced Dramatic Emission Enhancement of Silole-Based AIEgens with Through-Bond and Through-Space Conjugation,并受邀制作封面论文。Advanced Optical Materials作为Wiley旗下Advanced Materials的子刊,最新影响因子9.926,属SCI一区TOP。(2021, August, DOI: 10.1002/adom.202101228


经典重原子效应是指在刚性共平面的染料荧光分子中引入重原子,通常会由于重原子效应引起的自旋轨道耦合发生单重态到三重态的有效窜越,最终导致荧光分子的荧光猝灭和磷光增强的结果。经典重原子效应是指导设计有机发光材料的重要规则之一,然而其在聚集诱导发光分子的适用性并未揭示。基于此背景,钱兆生教授团队重新审视经典重原子效应在聚集诱导发光分子领域的适用性,通过研究聚集诱导发光分子噻咯化合物,明确阐释了具有空间共轭特征的聚集诱导分子并不符合重原子效应,为重新定义重原子效应提供了有力证据。



在传统磷光设计中,普遍认为重原子效应是优化磷光材料的手段之一,这基于其能大大促进发光分子的系间窜越 (Intersystem Crossing)。但在这之前,还必须承认的一点是分子结构才是主导分子光物理过程的决定性因素,而这往往是被我们所忽视的。于是,基于分子共轭结构出发引出两个主要问题:1)是否重原子效应适合所有分子共轭结构?2)这对构建高效发光材料来说又有什么启示?




钱兆生、丰慧教授团队针对这两大问题,首先基于理论研究将所有发光分子从共轭结构上进行清晰的划分,阐明了聚集诱导发光分子中贯穿空间共轭的定义。理论证明,重原子在该类分子中无法有效促进自旋轨道耦合(SOC)以及减少S1T1之间的能差,这意味着重原子效应在贯穿空间共轭类AIE分子中存在一定的不适用性。与此同时,重原子引入所带来的弱作用力以及重原子诱导振动受限协同作用促进了荧光强度的提升。




本工作更加深入地解释了钱兆生教授团队不久前在Chemical Science所发表封面论文(DOI: 10.1039/D1SC02168K)中的重原子诱导荧光增强的内在机理,这将促进对经典重原子效应适用范围的进一步研究。同时,这些工作无疑为构建高效聚集诱导荧光材料提供了一个宝贵的普适性策略。


该项目得到了国家自然科学基金(2177513921675143)以及浙江省杰出青年基金资助项目( LR18B050001)的支持。浙江师范大学为该论文唯一完成单位和通讯单位。熊祖平硕士为论文第一作者,钱兆生教授为通讯作者,丰慧教授为本研究工作提供了理论支持。论文发表后得到了《Wiley Materials View》、《化学与材料科学》等多家公众号的邀请宣传。


论文连接:https://doi.org/10.1002/adom.202101228

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编辑:姜雯静

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