青科大薛善锋/杨文君团队在有机室温磷光聚合物研究获进展

近日，青科大高分子学院薛善锋、杨文君教授团队在化学领域国际知名期刊《Chemical Science》上(中科院JCR一区TOP期刊)发表了题为“Rational molecular and doping strategies for winning ultra-long-lived organic RTP polymers”的研究成果(DOI:10.1039/D3SC01276J)。高分子学院博士研究生张跃发为该论文的第一作者，薛善锋教授和杨文君教授为通讯作者，青岛科技大学为唯一完成单位。

超长且明亮的室温磷光材料在光电子器件、生物成像、防伪、信息存储和夜光产品等方面具有潜在的应用前景。其中，有机掺杂室温磷光（RTP）聚合物因其经济性、良好的加工性、生物相容性以及优异的力学性能而备受关注。富含氢键的聚合物如聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酰胺（PAM）因其与掺杂分子的强相互作用而被广泛用作基质。但目前，实现超长寿命的有机掺杂RTP聚合物仍具有巨大的挑战。

本团队考虑芳香族硼酸和咔唑基结合在超长有机掺杂RTP聚合物中将发挥积极作用，最近将N-（对硼酸苯基）咔唑掺杂进PVA取得了长组元寿命为3.21 s的RTP聚合物（Chem. Eng. J.,2023,452,139385）。本工作首次通过异构化硼酸基到咔唑环，实现了更加超长的RTP发射。这些结果表明，将功能基团直接键接在三线发色团，不仅能有效抑制三线态热失活，而且可大大降低分子内旋转对三线态激发能的耗散作用。这提供了一个有机室温磷光掺杂剂分子设计和应用的新思路（图a）。经过这一分子结构改性策略，只需在PVA分子链上接枝万分之一或千分之一的9-苯基咔唑-2-硼酸（C2BA），就可获得了创纪录的达3.517和4.444秒的超长RTP寿命（图b，c）。

此外，团队成员基于Förster的能量转移理论，通过共掺杂有机荧光染料（罗丹明B），提供了一种以C2BA/PVA作为能量给体，荧光染料作为受体制备发射多彩余辉材料的策略。本工作使得本征短寿命（纳秒级）的荧光染料发射寿命高达2.6s的余辉，这得益于持续的不受量子自旋禁阻的三线态到单线态Förster共振能量转移，是迄今最超长最明亮的有机双余辉聚合物材料（图d）。

本工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设、山东省自然科学基金、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题等项目的资助。

来源：青岛科技大学

文章链接：

https://doi.org/10.1039/D3SC01276J