有机高分子材料 碳纤维是有机高分子吗

近红外（NIR）发光的元器件具备人眼不可见的特性，这使其在光通讯、夜视仪、生物医疗、生物识别等领域具备潜在的应用前景。因此，有机近红外发光材料及其有机发光二极管（OLED）器件的研究具有重要的现实意义。相比较宽带隙的可见光（红绿蓝）发光材料而言，有机近红外发光材料的荧光量子产率较低，这是由自身窄带隙带来的较为严重的非辐射损耗以及H聚集的倾向造成的。较低的量子产率还会阻碍器件实现更高的辐射率。此外，面向实际应用中的近红外发光元器件还对发光区间有着一定的要求。例如，虹膜识别所要求的近红外光的起峰应位于（或超过）700 nm。

图1：DCPA-TPA、DCPA-BBPA及相关报道的NIR发光材料的化学结构和电致发光峰值。

鉴于此，苏州大学功能纳米与软物质研究院廖良生教授、蒋佐权教授等人通过分子设计和结构调整，开发出的2,3-二氰基醋蒽并吡嗪（DCPA）衍生物可以实现高效的近红外电致发光。这类衍生物（DCPA-TPA及DCPA-BBPA）采用经典的生色团蒽作为核心，并保持了氰基及醋蒽并吡嗪的协同效应；通过进一步引入芳胺作为电子给体，利用分子内电荷转移机制可以使得发光有效的红移。通过系统研究发现，这类衍生物因强烈的分子内电荷转移作用从而具备较大的激发态偶极，这使得DCPA-TPA及DCPA-BBPA在聚集态下的发光光谱会因掺杂浓度的增加而发生显著的红移，二者非掺杂薄膜的发光峰均超过800 nm。同时，生色团蒽的引入可以使得DCPA-TPA的S1态保持较高的振子强度，有利于窄带隙的辐射跃迁，DCPA-TPA的非掺杂薄膜具有较高的荧光量子产率（8%）。通过单晶测试发现，DCPA-TPA因其分子结构的不对称性形成了大角度的交叉堆积（X-聚集）模式。

图2：（a）TPAAP、（b）DCPA-TPA及（c）DCPA-BBPA在不同条件下的吸收及荧光光谱。

图3：DCPA-TPA的单晶结构及堆积模式。

基于DCPA-TPA及DCPA-BBPA的掺杂器件即可实现发光峰超过700 nm的深红/近红外发光。而非掺杂器件则实现了起峰位于700 nm，峰值超过800 nm的近红外发光。基于DCPA-TPA的非掺杂器件实现了0.58%的最大外量子效率。进一步优化器件结构，DCPA-TPA的非掺杂器件可以将最大辐射率提高至20707 mW Sr-1 m-2。而采用了更强给体的DCPA-BBPA的非掺杂器件实现了发光峰位于916 nm的近红外发光。

图4：DCPA-TPA及DCPA-BBPA的非掺杂器件结构及性能。

相关工作发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是廖良生教授课题组的博士生郁友军，通讯作者为蒋佐权教授和廖良生教授。

参考文献：

Y.-J. Yu, Y. Hu, S.-Y. Yang, W. Luo, Y. Yuan, C.-C. Peng, J.-F. Liu, A. Khan, Z.-Q. Jiang*, L.-S. Liao*, Near-Infrared Electroluminescence beyond 800 nm with High Efficiency and Radiance from Anthracene Cored Emitters 2020DOI: 10.1002/anie.202006197.

廖良生教授课题组链接：

http://www.funsom.com/origin/

来源：高分子科学前沿

投稿模板：

单篇报道：上海交通大学周涵、范同祥《PNAS》：薄膜一贴，从此降温不用电！

系统报道：加拿大最年轻的两院院士陈忠伟团队能源领域成果集锦