Вторичный через

Nature Communications, том 13, номер статьи: 3492 (2022) Цитировать эту статью

4922 Доступа

22 цитаты

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Кластеролюминогены относятся к некоторым несопряженным молекулам, которые проявляют видимый свет и уникальные электронные свойства при взаимодействии в пространстве из-за образования агрегатов. Хотя для изучения обычных сопряженных хромофоров были разработаны зрелые и систематические теории молекулярной фотофизики, все еще сложно наделить кластеролюминогены заданными фотофизическими свойствами путем манипулирования взаимодействиями в пространстве. Разработаны и синтезированы три кластеролюминогена с несопряженными донорно-акцепторными структурами и различными галогенидными заместителями. Эти соединения демонстрируют множественное излучение и даже излучение белого света одной молекулой в кристаллическом состоянии. Соотношением интенсивностей этих излучений легко манипулировать, изменяя атом галогенида и длину волны возбуждения. Экспериментальные и теоретические результаты успешно раскрывают электронную природу этих множественных излучений: сопряжение в пространстве для коротковолновой флуоресценции, перенос заряда в пространстве на основе вторичных взаимодействий в пространстве для длинноволновой флуоресценции и фосфоресценцию при комнатной температуре. Введение вторичных пространственных взаимодействий в кластеролюминогены не только обогащает разнообразие их фотофизических свойств, но и вдохновляет на создание новой совокупной фотофизики кластеролюминесценции.

Люминесцентный материал не только делает нашу жизнь ярче, но и приводит к далеко идущим революциям во многих областях высоких технологий, таких как шифрование, обработка изображений и датчики1,2,3,4. В последние десятилетия молекулярная фотофизика, основанная на сквозном сопряжении (TBC), стала основой для разработки эффективных и многофункциональных органических люминофоров, а структуры с расширенным π-сопряжением признаны предпосылкой для эффективных характеристик люминесценции5,6. ,7. Однако в последнее время некоторые несопряженные молекулы привлекли значительное внимание из-за их способности излучать видимый свет в агрегатном состоянии8,9,10. Например, неконъюгированные и неароматические полиамидоаминовые дендримеры и производные сукцинимида демонстрируют сильное синее и зеленое свечение в состоянии кластеризации соответственно11,12,13. Эта нетрадиционная люминесценция называется кластеролюминесценцией (КЛ), а люминофоры с таким свойством известны как кластеролюминогены (CLgens)14,15,16. По сравнению с традиционными люминофорами с сопряженными ароматическими кольцами CLgens обладают большей гибкостью и технологичностью. Кроме того, они демонстрируют хорошую биосовместимость по сравнению с неорганическими материалами благодаря низкой токсичности и лучшей разлагаемости, что делает их перспективными люминесцентными материалами для биологических применений17,18.

Однако, в отличие от традиционных сопряженных люминофоров, теории, основанные на TBC, обычно не могут объяснить фотофизическое поведение CLgens. Таким образом, существует острая необходимость создания новых фотофизических теорий для CL19. Предыдущие отчеты показывают, что взаимодействия в пространстве (TSI) и электронная связь/делокализация между пространственно разделенными единицами играют важную роль в видимом излучении несопряженных CLgens20,21,22. Например, 1,1,2,2-тетрафенилэтан, фенильные кольца которого изолированы друг от друга насыщенными атомами углерода, в твердом состоянии демонстрирует небесно-голубое свечение из-за электронного перекрывания фенильных колец в возбужденном состоянии23. Тан и др. также продемонстрировали возможность регулирования TSI путем введения электронодонорных и отводящих групп, чтобы не только регулировать электронную плотность, но и влиять на жесткость геометрии возбужденного состояния24,25. Хотя в исследованиях, связанных с TSI, было получено несколько достижений, улучшение фотофизических характеристик CLgens путем манипулирования TSI на молекулярном уровне по-прежнему остается большой проблемой.