Qiyuan Shi, Nannan Ding, Zhaolong Wang, Xinyu Gou, Lingya Peng, Jiani Ma*, and Yu Fang*. J. Phys. Chem. Lett., 2024, 15, 2995-3001.
有机室温磷光材料因其长寿命等诸多特点在众多领域得到了广泛应用。为了开发具备刺激响应性和变色功能的磷光薄膜材料，一种重要的策略是将有机小分子与聚合物掺杂形成薄膜，该方法具有成本低、可调性强等特点。目前，大多数报道的有机小分子磷光体系主要以三重局域态作为发光中心，但其对微环境的敏感性较差，限制了其应用。因此，更有效的策略就是将电荷转移态引入磷光体系以提高其对微环境的敏感性。然而，实现具有刺激响应性的室温磷光材料仍然是一个挑战。截至目前，关于在外界刺激下发出室温磷光并具有变色效应的研究报道仍然相对较少。
图1. (a) 典型的具有3LE特征的磷光材料， (b) 本工作设计的具有3HLCT特征的磷光材料，具备对微环境高度敏感响应性。
本文通过在4-苯基-1,8-萘酰亚胺（NMI）的苯环邻对位引入咔唑单元，成功制备了三种有机小分子（NMI-Cz, NMI-2Cz, NMI-3Cz），并且成功的引入了具有电荷转移性质的三重态。将该分子体系于PMMA掺杂而形成的薄膜浸泡在氨水中后，由于高分子和氨分子对分子内振转运动的抑制，点亮了分子在薄膜态的室温磷光，且磷光颜色随时间推移由橙红色变为绿色。理论计算的结果表明橙红色磷光是该分子体系自身的磷光颜色，而长寿命的绿色磷光来源于分子与氨分子形成的分子间电荷转移复合物。研究表明，咔唑的引入使得目标分子具有电荷转移性质，提高了其对微环境的敏感性。此外，由于咔唑数量的增多使得电荷转移能力增强而导致磷光持续时间变短。这种肉眼可见的磷光颜色的改变实现了对氨气分子的传感，并有望发展为氨气薄膜磷光传感器。
图2. NMI， NMI-Cz，NMI-2Cz， NMI-3Cz掺杂薄膜在（a）没有氨水，（b）浮于氨水中状态下在365 nm光源移除前后的发光照片。
第一作者：陕西师范大学硕士研究生史启元、博士研究生丁南南
通讯作者：陕西师范大学房喻院士、马佳妮教授
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.4c00359
