手性是自然界的普遍特征,当非外消旋的手性发光体系发射出具有强度差异的左旋和右旋圆偏振光时被称为圆偏振发光(CPL)。近年来,由于CPL在手性纳米光电器件、光学传感器和不对称合成等领域具有广泛应用前景,CPL活性材料受到了研究人员的广泛关注,成为光化学和光功能材料领域新的研究热点。
在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,化学所光化学院重点实验室钟羽武课题组近期设计、合成了具有手性异腈基团的金属有机铂配合物(R)-Pt(图1)。在混合溶剂或高浓度组装条件下,该化合物可以分别发生协同(cooperative)或等键(isodesmic)组装,得到具有左旋黄色发光飘带和右旋红色发光纤维状纳米结构,并且同时具有高效发光(Φ > 20%)和高不对称因子(glum > 0.02)的性质。圆偏振发射光谱以及SEM,TEM,AFM等显微图像表明该分子体系在不同组装条件下可以发生手性反转。机理研究表明,在混合溶剂条件下,分子倾向于发生头尾反平行堆积,经过异腈基团的手性诱导作用,得到具有较大尺寸的左旋CPL黄色发光飘带。相反,在高浓度条件下,分子更有利于酰胺氢键参与的π-π平行堆积,经等键组装后,得到尺寸相对较小的右旋CPL红色发光纤维。该工作为手性功能分子的多态组装以及高效圆偏振发光纳米结构的制备提供了重要参考。相关研究成果以封面论文形式发表在近期出版的Sci. China Chem. (2021, 64, 788–799)上,龚忠亮副研究员为第一作者,钟羽武研究员为通讯作者。
图1 金属铂配合物的手性反转组装和圆偏振发光
研究人员目前已经构建了多种CPL活性有机纳米软物质组装体,但CPL活性的微/纳分子晶体却较少被开发,成为手性有机纳米光子学发展的瓶颈。最近,该团队通过含吡啶的非手性有机分子与手性樟脑磺酸的原位反应,实现了高性能CPL活性微纳分子晶体的制备,合成了具有不同取代基的苯基吡啶二聚体有机分子1 - 7,并利用吡啶基团与手性樟脑磺酸的质子化反应,原位制备具有均匀规整形貌的圆偏振发光微纳片状晶体(图2)。通过氢键诱导的手性磺酸根阴离子与质子化吡啶鎓盐之间的高效手性转移,实现了从深蓝色到红色的全色圆偏振发光,发光不对称因子glum为10-2数量级,荧光量子效率ΦFL高达80%。他们进一步通过分子长度和溶解性相似的蓝色(2)和黄色(6)发色团与手性樟脑磺酸的原位三元组装,构筑了高效光捕获能量转移体系,实现了ΦFL为46%、glum为0.025、CIE坐标为(0.30,0.33)的白色圆偏振发光微纳分子晶体的制备,为手性光电探测、光波导和有机微纳激光等手性纳米光子学的应用奠定了重要材料基础。相关研究成果发表在在近期出版的Angew. Chem. Int. Ed. (2021, 60, 14595-14600)上,博士研究生李仲秋为第一作者,钟羽武研究员为通讯作者。
图2 全色与白色圆偏振发光有机微纳晶体的制备
光化学院重点实验室
2021年6月29日
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
钟羽武课题组在圆偏振发光有机微纳结构研究中取得进展
本站小编 Free考研考试/2021-12-26
相关话题/纳米 微纳 材料 金属 结构
李永舫课题组在高效宽带隙聚合物给体光伏材料的研究中取得新进展
随着2019年明星窄带隙有机小分子受体Y6的发现,有机太阳能电池(OSC)进入了一个新的发展阶段,其最高能量转换效率(PCE)从报道Y6之前的14%左右迅速提升到最近的超过18%。但是效率超过17%的器件大多基于三元体系(两个给体一个受体或者是一个给体两个受体)或者是使用三元共聚的聚合物给体,这些都 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26刘云圻课题组在金属有机框架材料薄膜的可控生长方面取得新进展
二维纳米材料制备技术的快速发展为高性能电子器件的设计与应用提供了重要基础。由于电子器件需要在介电层上进行组装与集成,因此,研究有机分子的自组装行为,在绝缘衬底表面上直接构筑均匀的二维纳米材料对于研究材料的基本物理性质、开发规模化应用具有重要意义。 在国家自然科学基金委和中国科学院战略性先导科技专项 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26朱晓张课题组在高稳定性n-型光伏材料研究方面取得重要创新成果
有机光伏具有质轻、柔性和可大面积加工等优点,受益于分子光伏受体材料的发展,其能量转换效率已经达到18%。为实现商业化应用,材料和器件的长期光热稳定性仍面临挑战。传统D-A型电子受体材料普遍采用3-(二氰基亚甲基)靛酮(INCN)及其衍生物作为强拉电子末端,然而INCN类受体材料在光、水氧、热和碱等作 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26宋延林课题组在构筑钙钛矿光增益结构提升器件性能研究方面取得系列进展
有机-无机杂化钙钛矿材料具有优异的光学和电学性能,成为近年来光电功能材料领域的研究热点,而高光捕获效率和高质量的钙钛矿薄膜是提高器件性能的关键。由于钙钛矿材料具有高的光吸收系数,这就需要通过设计并合理构筑光增益结构,进一步接近或突破光吸收的极限。 在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26李永舫课题组在近红外吸收受体光伏材料和叠层有机太阳电池的研究中取得新进展
由前后两个单结有机太阳电池(OSC)串联组成的叠层有机太阳电池(叠层OSC),可以拓宽太阳光的利用范围,克服单结器件吸光范围有限以及热损耗等问题,从而获得更高的光电转换效率。然而由于叠层OSC中涉及的材料种类多,器件制备难度大,特别是目前缺乏高效的窄带隙光伏材料用于后结子电池,导致其发展仍然滞后于单 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26邱东课题组与乔燕课题组合作在构筑强韧水凝胶材料方面取得重要进展
水凝胶类似于生物软组织,具有独特的微环境(高含水量和通透性)和自适应的特点,在药物缓释、伤口敷料、组织工程及柔性电子器件等领域展现出巨大的应用潜力。然而,传统水凝胶的力学性能和抗溶胀能力通常很差,导致其实际应用受限。 在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,化学所高分子物理与化学实验室邱东研究员 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26“石墨炔研究”入选《2020研究前沿》化学与材料科学TOP10热点前沿
11月13日,中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安联合向全球发布了《2020研究前沿》报告。报告基于2014年-2019年的论文数据,遴选展示了11个高度聚合的大学科领域中,较为活跃或发展迅速的110个热点前沿和38个新兴前沿,较为客观地反映了相关学科的发展趋势。“石墨炔研 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26化学所承担的国家重大科研装备研制项目“金属富勒烯纳米肿瘤无创诊疗研究系统研制”顺利通过验收
2020年7月22-23日,中科院条财局组织专家对化学所牵头承担的国家重大科研装备研制项目“金属富勒烯纳米肿瘤无创诊疗研究系统研制”进行了结题验收。条财局副局长曹凝、科技条件处处长牟乾辉,项目验收专家组(包括技术测试组和财务验收组),项目监理组,化学所所长张德清、副所长范青华、科技处、财务资产处,以 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26宋延林课题组发展出曲面印刷微纳结构光子器件新策略
微纳制造技术的快速发展为纳米光子器件、光学电路、光电探测器等提供了多样的设计和应用空间。高度集成化器件需要在复杂表面上构筑精细微纳结构。作为光学接口的3D波导纳米结构是纳米光子应用的基本互连单元,光子元器件被集成在芯片的有限区域乃至复杂曲面上。因此,在曲面上实现具有精确形貌和组分微纳米结构的设计与制 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26骆智训课题组在团簇超原子用于新材料基因的研究方面取得进展
腐蚀、防腐以及催化等化学化工过程都涉及金属团簇的研究,团簇已成为了化学和材料研究的前沿和热点。深入理解原子到分子、团簇、纳米结构、再到宏观物质的结构和功能演变,将有力地推动化学走向"微观化"、"精准化"和"交叉融合"。 在国家自然科学基金委、财政部、中国科学院的支持下,化学所分子动态与稳态结构实验 ...中科院化学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-26