长寿命有机室温磷光纳米晶组装体的构筑及应用研究

Organic room temperature phosphorescent (RTP) materials have attracted increasing attentions recently due to their peculiar photophysical properties, long lifetime and molecular versatility. However, it is very challenging to obtain efficient RTP for pure organic compounds due to the inefficient production of triplet excited states, and liability for non-radiative decay and oxygen quenching. This project aims to develop a novel strategy to construct organic RTP material based on organic nanocrystal assembling system. The difluoroboron-diketonates were employed as phosphors and assembling building blocks, which will afford highly ordered micro/nano crystals in aqueous solution. The nonradiative decay and exciton quenching of the triplet excited states will be impeded in the ordered and rigid nanocrystalline, thus a highly efficient room temperature phosphorescence are obtained. The assembling processes, photophysical properties and biological applications of the organic nanocrystals with RTP would be systematically investigated. This strategy is expected to pave a new way for the construction of organic RTP materials and their applications.

有机室温磷光材料由于其特殊的光物理过程、长寿命以及分子结构的多样性在光伏器件、光催化反应、信息存储、分子传感以及高灵敏度生物成像等领域具有广阔的应用前景。然而，有机化合物三重激发态的产生效率低，且易通过非辐射及淬灭等途径失活，因此获取高效率的有机室温磷光一直是巨大的挑战。通过有机分子间的弱相互作用为驱动力组装形成尺度在微纳米级别的晶体可以为构筑高效的有机室温磷光体系提供新的可行性方法。本项目拟通过有机磷光发光体二羰基氟硼类化合物在水中的组装，形成有序规整的微纳米晶体，利用微纳晶体内分子的有序排列和刚性环境有效地促进三重激发态的产生，降低三重激发态的非辐射和淬灭失活，构筑高效率的有机室温磷光材料，并系统研究其组装过程、发光性能及生物应用。该策略制备简单，测试和应用便捷，为高效有机室温磷光体系的构建开辟了新的途径与应用。

有机室温磷光材料由于其特殊的光物理过程、长寿命以及分子结构的多样性在诸多领域具有广阔的应用前景，然而获取高效率的水相有机室温磷光一直是巨大的挑战。本项目采用β-二羰基氟硼类衍生物作为磷光发光体以及组装基元，通过其在水中的组装，形成有序规整的微纳米晶体，系统研究不同取代基对于组装行为和磷光性能的影响，发掘其规律及生物应用，为设计新型高效的纯有机室温磷光材料提供依据。项目开展以来，项目团队针对既定的研究目标认真开展了各项研究工作，全面完成了主要研究目标，取得了许多有意义的成果。包括：（1）含萘环的β-二羰基氟硼类衍生物水相有机磷光组装体；（2）含苯环的β-二羰基氟硼类衍生物水相室温磷光组装体；（3）含不同链长芳环和杂环芳环的β-二羰基氟硼衍生物水相有机磷光组装体；（4）基于刚性二苯乙烯类发色团的磷光/荧光组装体；（5）水相有机磷光组装体的生物应用。在此期间，培养了具有硕士学位的研究生5人，其中一人获得国家奖学金。在国内外刊物上发表论文10篇，包括J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., CCS Chem.等期刊，相关工作自发表以来受到广泛关注，其中JACS单篇引用达190余次，CCS Chem.选为封面文章和专栏聚焦介绍；授权专利2项。