四川大学吴鹏教授课题组：硼基长寿命室温磷光 | 前沿用户报道

2021-04-14 18:03:52 HORIBA（中国）

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本文转载自公众号：CBG资讯

导语

室温磷光（RTP）材料是一类具有较长的发光寿命、较大stokes位移的发光材料，可广泛应用于传感监测、生物成像、显示器件及数据防伪等领域。近年来，开发高效的纯有机长寿命室温磷光已经成为了一个热门的研究领域。常见方法包括：调节体系n\\π组分、引入重原子、增强体系刚性等等。然而，随着研究的深入，人们发现当前对室温磷光发光机理的理解还存在一些盲点，以至于在进行结构设计时常事倍功半。近期。四川大学吴鹏教授课题组报道了来自硼酸的长寿命室温磷光发射，并揭示了其独特的发光机制。

吴鹏教授简介

吴鹏，四川大学教授，四川省学术与技术带头人。1999-2006年四川大学学士、硕士，2008-2011年南开大学博士。自2011年7月起就职于四川大学，期间（2013-2015）在南京大学生命分析化学国家重点实验室从事博士后研究。近年来的研究工作以室温磷光和单线态氧的光物理和光化学调控为基础，探究其在核酸检测、光动力治疗等领域的新应用。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Anal. Chem.等国际知名期刊上发表论文70余篇，H-index 34。2015年获国家优秀青年科学基金资助。

前沿科研成果

硼酸及其衍生物的长寿命室温磷光机理探究

硼酸是一种常见的化合物，安全稳定，它和它的衍生物存在于我们生活中的方方面面。由于独特的吸电子特性，它也是有机合成领域、光功能材料设计的常用反应原料。近期，该研究工作首次报道了来自硼酸本身的长寿命室温磷光发射，不同于其它已报道的含硼室温磷光材料，硼酸具有激发依赖的RTP发光，其电子跃迁类型也与前者有很大差异。

图1 硼酸的长寿命磷光发射

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

通过结构拓展和理论计算，作者认为硼酸的磷光发射不同于常见的芳香族磷光体，由于不存在π电子，体系的电子跃迁来自于O原子孤对电子的所产生的n→σ*跃迁。同时，硼原子SP²杂化的平面构型，分子间丰富的H键作用力使得O原子的孤对电子发生可以一定程度的电子云共轭，因此该体系的吸收得以拓展到近紫外区。此外，结构中的硼原子骨架也起到了重要作用：硼原子的空轨道可以进一步增强O原子p轨道的电子云相互作用，相似的现象也存在于三芳基硼结构中。作者还发现，若将硼酸及烷基硼酸的晶体进行研磨，其磷光寿命将会明显缩短，表明晶体堆积不仅可以促进电子云共轭，还有利于进一步延长发光寿命。

图2 硼酸的晶体结构及机理分析

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

进一步的结构拓展发现，除了饱和的B-O体系，B-N（氮化硼）、B-F（氟硼酸锂）也都具有相似的长寿命室温磷光发射。结构越稳定，平面性越强，其磷光强度、寿命及量子产率都会增强（如氮化硼）。总的来说，对于结构相似的硼化物，它们的磷光强度及量子产率总体遵循F>O>N的规律。以上研究结论不仅确认了硼基化合物作为一种新型室温磷光材料的可能性，其发光机理也能为高效RTP材料的设计提供一些新的灵感。

图3 B-N/O/F体系的长寿命磷光发射

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

该研究工作相关成果在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202101923）。通讯作者为四川大学吴鹏教授（论文作者：Haoyue Zheng, Peisheng Cao, Yanying Wang, Xiaomei Lu, Peng Wu）。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101923

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