近日，有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士团队陶冶和陈润锋教授在有机材料激发态调控领域取得新进展，提出了共振诱导激发态调控策略，通过在有机磷光体中引入N-C=O共振结构，有效调控了三线态激子的产生。强的激发光会促进共振活化，使更多共振单元从能量较低的理想路易斯结构（N-C=O）向能量更高的极化极限式结构（N+=C–O−）转变，促进系间窜越（ISC）过程，产生更多三线态激子，从而提高材料的光活化超长有机室温磷光（OURTP）性能，相关成果以“Resonance-Induced Dynamic Triplet Exciton Population for Photoactivated Organic Ultralong Room Temperature Phosphorescence”为题发表在Journal of the American Society（《美国化学学会杂志》）上。陶冶教授、陈润锋教授和黄维院士为共同通讯作者，青年教师谢高瞻为论文第一作者。
有机材料中三线态激子的调制在磷光型有机发光二极管、光伏电池、光催化和光动力治疗等领域发挥着重要作用，近年来一直是材料化学界的研究热点。然而，如何动态地调控三线态激子的产生仍然是该领域的一个重大挑战。
针对这一问题，南京邮电大学黄维院士、陈润锋教授和陶冶教授带领的团队提出利用共振结构动态调控三线态激子产生策略，设计制备了含N-C=O共振结构的光活化OURTP材料。N-C=O和N+=C–O−共振互变可以：（i）增加n轨道参与跃迁，增强自旋—轨道耦合作用（图 1a）；（ii）获得较小的实时单线态—三线态能量差（图 1b）。这两点可以有效促进ISC过程，提高三线态激子的产生。另一方面，N-C=O和N+=C–O−结构存在能量差（即共振能），要实现从N-C=O到N+=C–O−的转变需要克服共振能。因此，所制备的材料在更高功率激发光下，能够活化更多的共振结构（图 1c），动态产生更多的三线态激子，实现更强的光活化OURTP强度，其光活化后磷光寿命超过500 ms。该工作对于三线态激子的动态调控和新型智能发光材料的开发具有重要的指导意义。
该项研究成果同时得到了柔性电子基础科学中心、国家优秀青年基金、江苏省特聘教授计划、有机电子与信息显示国重主任基金，发光材料与器件国家重点实验开放课题、松山湖材料实验室开放课题及南京邮电大学“华礼人才”支持计划等项目的支持。
图1：（a）共振互变及共振能示意图；（b）共振互变减小实时单线态—三线态能量差（c）共振活化程度不同致使OURTP强弱差异
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.4c06577#
撰稿：陶冶 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰