基于热活化延迟荧光和共振能量转移机理实现超长有机室温磷光

近年来，具有长寿命激发态和延迟发光的分子室温磷光材料（RTP）在光学成像、生物治疗、显示器、传感以及防伪等领域受到了广泛关注。相比于传统的无机长余辉材料，纯有机RTP体系具有生物毒性小、容易制备、加工性能好、成本低等优点。然而，纯有机RTP材料很少能达到数秒级激发态寿命，很大程度上限制了其在发光可视化和识别方面的应用。目前，实现纯有机RTP策略有以下几种：例如，通过引入重原子，可以加强旋轨耦合、促进系间窜越；通过增强体系刚性，可以减少三线态非辐射能量损失。然而，设计合成与无机发光体系媲美的长寿命有机RTP材料依然是一个巨大的挑战。

近期，永利欢乐娱人城闫东鹏教授课题组借鉴无机长余辉体系设计中基于热激发能量传递的思路，提出了利用热活化延迟荧光（TADF）辅助Förster共振能量转移（FRET）实现超长有机RTP的机理。为了证实该机理，首先选择了能级匹配和取向适合的有机分子，其中热活化延迟荧光分子三聚氰胺（ME）作为能量给体（donor），磷光分子邻苯二甲酸（PA）、间苯二甲酸（IPA）和对苯二甲酸（TPA）作为能量受体（acceptor），据此建立了三个氢键组装共晶模型体系（PA-ME，IPA-ME，TPA-ME）。通过稳态/瞬态光谱技术，发现相比于前驱体，三种共晶材料的RTP寿命大大提高，其中IPA-ME的磷光寿命可达2 s，高于目前报道的大多数纯有机长余辉材料。实验结果证明，磷光寿命的提高是依靠热活化延迟荧光分子ME到受体的有效能量转移（效率高达76%），证实了TADF和FRET协同作用下实现超长室温磷光的设想，也为构筑纯有机长余辉材料提供了新的策略。此外，利用磷光时间分辨的特点，进一步发展了该类材料在信息加密和指纹识别领域中的应用。

该项工作得到973计划、国家自然科学基金和北京市自然科学基金等课题资助，近期发表于Advanced Functional Materials，2018，1807599：Hydrogen-Bonded Two-component Ionic Crystals Showing Enhanced Long-lived Room Temperature Phosphorescence via TADF-Assisted Förster Resonance Energy Transfer，永利欢乐娱人城2017级硕士生周博为论文第一作者。