【仪表网 研发快讯】近日，吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室邹勃教授团队杨新一课题组通过压强处理工程调控分子堆叠模式实现了苯硼酸(PBA)的高效蓝光发射，其荧光量子产率由初始的2.3%提高到了31.5%。相关研究成果以“Pressure-Tailored π-π Stacking in Dimers Enhances Blue Photoluminescence in Boron-Based Organic Molecules”为题发表在国际学术期刊《Laser & Photonics Reviews》上。
具有缺电子基团和芳香环的有机分子由于p-π*共轭效应可以促进分子内电荷转移，为开发高效发光材料提供广阔的应用平台。然而，在形成聚集体时，吸电子能力使芳香环的π电子密度降低，从而降低了芳香环间的静电斥力。这将导致π-π相互作用增强，降低荧光量子产率。高压作为独立于温度和化学组分的热力学参量，可以有效地缩短原子间距离、改变材料的晶体结构，进而使材料产生优异的光学性质。基于此，杨新一课题组提出利用压强处理策略调控分子堆积方式，实现初始弱荧光有机材料的高效蓝光发射。
在本工作中，杨新一课题组选择具有复杂氢键网络结构的PBA作为研究对象，通过压强处理工程改变分子堆积构型，成功实现了PBA的明亮蓝光发射，荧光量子产率从2.3%显著提高到31.5%。原位高压同步辐射X射线衍射、红外吸收光谱和密度泛函理论计算表明：压强处理工程改变了PBA的分子构型，使其由正交相转变为单斜相，并在完全卸压后保留了高压相。相变使得分子π-π堆积模式出现明显的位错，π-π相互作用显著减弱，同时有利于分子间的π轨道耦合，打开分子间电荷转移通道。同时，氢键的增强有效地限制了苯环的振动，减小了非辐射跃迁，实现PBA的高效蓝光发射。此工作利用压强处理工程改变分子堆积构型，成功实现了PBA的高荧光态截获至常压，为设计高性能蓝光有机分子材料提供了新思路。
吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室硕士研究生阮井琪、综合极端条件高压科学中心王艺璇助理研究员为共同第一作者，杨新一教授为本文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金等项目资助，同时也得到了上海光源同步辐射BL15U1线站、吉林大学物理学院仪器共享平台和综合极端条件高压科学中心的大力支持。
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