近日，我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队将具有红色荧光发射的溴代酚磺酞分子引入到刚性基质聚乙烯醇（PVA）中，成功构建了一系列具有高量子效率近红外室温磷光（Near-infraredRoom-temperature Phosphorescence，NIR RTP）发射的纯有机薄膜（ΦRTP= 3.0%， λp= 819 nm）。同时基于酚磺酞分子自身的酸碱响应性，构建了首个基于RTP的半减法器逻辑门。该工作近期以“Red-light Excited Efficient Metal-free Near-Infrared Room-Temperature Phosphorescent Films”为题，发表在《国家科学评论》（National Science Review2021，nwab085）上。
有机NIR荧光染料的单重激发态S1态和基态S0态之间小能隙会导致分子激发态和基态之间的超快内转换（Internal Conversion，IC）弛豫，从而有效的猝灭有机染料的NIR荧光发射。而有机分子的三重激发态T1态和基态S0态之间的IC过程是自旋禁阻的，因此具有RTP发射的有机染料可以有效的规避由超快IC过程带来的猝灭效应。基于此，高效NIR有机染料可以通过抑制具有足够系间窜越效率的红色荧光染料的非辐射过程来实现。其中，短寿命RTP有机染料更有利于提高NIR发射的量子产率；而长寿命RTP有机染料潜在的其他非辐射过程会抵消IC禁阻的有利因素，从而淬灭NIR发射。这一策略可以有效地降低构建无金属NIR发射系统的门槛。含有重原子的有机磷光染料的RTP寿命一般都很短，因此选用具有红光发射的溴代酚磺酞染料来验证这一假设；氢键基质是一种常见的刚性化基质，因此选用PVA来抑制染料的非辐射弛豫。实验显示，溴代酚磺酞分子在PVA基质中均表现出了良好的NIR RTP发射，其中四溴酚蓝@PVA薄膜表现出了最佳的NIR RTP发射性能（ΦRTP= 3.0%， λp= 819 nm）。本研究初步论证了利用有机分子的T1态和S0态之间的自旋禁阻IC过程构建具有高性能NIR发射效率的材料的假设相对有效，这为发展更多具有高效NIR发射的有机材料提供了研究思路。

文章的通讯作者为马骧教授，第一作者为博士生孙思宇，该研究工作得到了田禾院士的悉心指导。研究成果得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目、国际合作重点项目和上海市优秀学术带头人等项目资金的支持。
文章详见：SiyuSun, Liangwei Ma, Jie Wang, Xiang Ma* and He Tian. Red-light Excited Efficient Metal-free Near-Infrared Room-Temperature Phosphorescent Films. National Science Review, 2021, nwab085.
原文链接：
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwab085/6273631?searchresult=1