【儀表網 研發快訊】近日，吉林大學物理學院高壓與超硬材料全國重點實驗室鄒勃教授團隊楊新一課題組通過壓強處理工程調控分子堆疊模式實現了苯硼酸(PBA)的高效藍光發射，其熒光量子產率由初始的2.3%提高到了31.5%。相關研究成果以“Pressure-Tailored π-π Stacking in Dimers Enhances Blue Photoluminescence in Boron-Based Organic Molecules”為題發表在國際學術期刊《Laser & Photonics Reviews》上。
具有缺電子基團和芳香環的有機分子由于p-π*共軛效應可以促進分子內電荷轉移，為開發高效發光材料提供廣闊的應用平臺。然而，在形成聚集體時，吸電子能力使芳香環的π電子密度降低，從而降低了芳香環間的靜電斥力。這將導致π-π相互作用增強，降低熒光量子產率。高壓作為獨立于溫度和化學組分的熱力學參量，可以有效地縮短原子間距離、改變材料的晶體結構，進而使材料產生優異的光學性質。基于此，楊新一課題組提出利用壓強處理策略調控分子堆積方式，實現初始弱熒光有機材料的高效藍光發射。
在本工作中，楊新一課題組選擇具有復雜氫鍵網絡結構的PBA作為研究對象，通過壓強處理工程改變分子堆積構型，成功實現了PBA的明亮藍光發射，熒光量子產率從2.3%顯著提高到31.5%。原位高壓同步輻射X射線衍射、紅外吸收光譜和密度泛函理論計算表明：壓強處理工程改變了PBA的分子構型，使其由正交相轉變為單斜相，并在完全卸壓后保留了高壓相。相變使得分子π-π堆積模式出現明顯的位錯，π-π相互作用顯著減弱，同時有利于分子間的π軌道耦合，打開分子間電荷轉移通道。同時，氫鍵的增強有效地限制了苯環的振動，減小了非輻射躍遷，實現PBA的高效藍光發射。此工作利用壓強處理工程改變分子堆積構型，成功實現了PBA的高熒光態截獲至常壓，為設計高性能藍光有機分子材料提供了新思路。
吉林大學高壓與超硬材料全國重點實驗室碩士研究生阮井琪、綜合極端條件高壓科學中心王藝璇助理研究員為共同第一作者，楊新一教授為本文通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金等項目資助，同時也得到了上海光源同步輻射BL15U1線站、吉林大學物理學院儀器共享平臺和綜合極端條件高壓科學中心的大力支持。
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