安徽建筑大学材料与化学工程学院, 安徽 合肥 230601
纯有机室温磷光由于其独特的长余辉性质, 在数据加密、 防伪、 有机发光二极管以及细胞成像等应用领域引起了广泛关注。 目前, 设计具有高亮磷光和超长发光时间的有机材料仍然是一个巨大的挑战。 基于重原子效应, 设计与合成了一种纯有机室温磷光分子1,4-二溴-2,5-二氟二(9H-咔唑-9-基)苯(BFCzB), 该化合物在日光下为白色粉末, 紫外灯开、 关后发射明亮黄色磷光, 其最大激发波长为366 nm, 对应的最大发射波长为544 nm, 在590和640 nm还存在两处肩峰, 其寿命为103.55 ms, 余辉接近2 s。 为了探讨重原子引入对磷光的影响, 在(TD)DFT(含时密度泛函理论)上进行了理论模拟, 通过模拟计算可得出HOMO/LUMO的带隙仅为0.02 eV, 说明分子易被激发, 通过与相似无卤素化合物的比较, 引入卤素后能带隙的减弱证明重原子的引入有助于促进单线态和三线态间的自旋轨道耦合(SOC)和系间窜越(ISC)。 为进一步探究BFCzB超长磷光的起源, 进行了粉末X射线衍射(XRD)光谱测试以了解分子堆积模型和存在的相互作用。 对于BFCzB分子, 存在3种类型的分子内相互作用, 包括C-Br…π (3.373 1 )卤键、 C-Br…N (3.170 5 )卤键和C-F…H-C (2.587 7 )氢键。 这些相互作用有效地限制了分子的旋转与振动, 进而极大地降低了非辐射驰豫。 此外, BFCzB分子中卤素原子与相邻分子间还存在着众多分子间相互作用。 C-F与相邻分子的咔唑环形成主要的相互作用C-F…H-C (2.527 1 )氢键和C-F…π(2.933 5和3.049 4 )卤键, Br与相邻分子也存在着C-Br…H-C (2.846 6 )氢键和C-Br…π(3.531 4 )卤键相互作用。 邻近分子的咔唑基团还存在着π…π堆积(3.399 2 )。 所有这些分子内和分子间的相互作用共同抑制分子运动, 进一步抑制了三重态激子的非辐射弛豫, 实现了超长室温磷光。 该工作还通过TMB比色法验证BFCzB分子的磷光在水中猝灭时产生单重态氧(1O2), 并基于此进行光动力学抗菌实验。 本研究可为纯有机磷光分子的设计、 合成和应用提供借鉴。
纯有机化合物 室温磷光 重原子效应 光动力学抗菌 Purely organic compounds Room temperature phosphorescence (RTP) Heavy atomeffect Photodynamic antibacteria 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2910
1 山东省计量科学研究院, 国家黄金钻石制品质量检验检测中心/山东省计量检测重点实验室, 山东 济南 250014
2 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东 济南 250353
该研究团队在近期日常检测中发现一粒疑似合成钻石的天然钻石。 该样品的质量为0.029 5 g(0.14 ct), 尺寸为3.32 mm×3.33 mm×2.08 mm, 颜色级别为H, 净度级别SI1, 在正交偏光镜下具有异常消光现象。 该样品在短波紫外灯下具有强的绿黄色荧光, 并伴有强烈的绿黄色磷光现象, 磷光持续时间50 s以上; 傅里叶变换红外光谱仪测试确认该样品为Ⅱa型, 在1 400~400 cm-1无明显吸收峰, 在1 970~2 500 cm-1处具有由C—C晶格振动所引起的吸收峰; 紫外可见光谱仪测试未检测到415 nm吸收峰, 显示270 nm吸收峰。 上述特征疑似HPHT合成钻石。 为确认该样品的成因, 又对其做了部分光谱测试, 采用De Beers 研制的Diamond-viewTM测试样品的发光图像, 该样品的发光图像呈蜥蜴皮状、 蜂窝状; 采用常温光致发光光谱仪测试, 选用405 nm光源激发时, 可见415、 428和450 nm特征峰; 选用365 nm光源激发时, 可见415、 428和450 nm特征峰以及氮空位中心(N-V)0引起的575 nm特征峰, 未见氮空位中心(N-V)-引起的637 nm特征峰; 采用低温液氮光致发光光谱测试, 选用488和514 nm激发光源, 可见由氮空位中心(N-V)0和(N-V)-引起的575和637nm特征峰, 并且575 nm峰强度远大于637 nm峰强度。 总结对比当前最新的研究成果: 415 nm特征峰是天然无色钻石的重要特征峰; CVD合成钻石具有737 nm光致发光特征峰; HPHT合成钻石具有882和883 nm光致发光特征峰; 经HPHT处理钻石具有575和637 nm光致发光特征峰, 且637 nm发光峰强度远大于575 nm强度。 通过对比天然、 合成和处理钻石Diamond-viewTM测试的发光图像特征, 测试样品的发光图像符合天然钻石的特征。 综合以上研究, 最终确认该样品为天然Ⅱa型钻石。 该样品研究表明, 钻石鉴定需从常规宝石学特征入手, 注重红外吸收光谱、 紫外-可见光谱的测试, 特别关注Diamond-viewTM荧光成像、 光致发光光谱分析方法的使用, 综合判断才能获得准确结论。
天然钻石 Ⅱa型 荧光 磷光 光致发光 Natural diamond Type Ⅱa Fluorescence Photoluminescence Phosphorescence 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1690
1 广东工业大学 轻工化工学院,广东 广州 510006
2 广东阿格蕾雅光电材料有限公司,广东 佛山 528300
为了获得低驱动电压、长寿命和高光效的有机电致发光二极管(OLED),本文介绍了一系列基于1,3,5-三嗪和7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑的新型n型磷光主体材料DTRz、DBTRz和DCNTRz。首先,对它们的电化学性质、光物理性能及热稳定性进行研究,并进行密度泛函理论(DFT)计算。实验与计算分析结果表明:DTRz、DBTRz和DCNTRz具有较高的三线态能级(2.83,2.71,2.72 eV),较高的分解温度(411,499,419 oC),随后与P型主体NBPBC(1∶1)混合后对其光致发光光谱进行研究,并以此为基础,以Pt(BBP)为客体掺杂剂进行了器件制备。器件结果分析表明,DCNTRz∶NBPBC为基础的器件的启动电压为2.1 V,最高外量子效率达14.3%,最大亮度达221 589 cd·m-2,在1 000 cd·m-2下电流效率最高达46.5 cd·A-1,最大功率效率达45.7 lm·W-1。特别是在4 000 cd·m-2下器件寿命(LT95)达282 h,比以DTRz∶NBPBC为基础的器件的寿命提高了54%,实现了同时具备低启动电压、高寿命和高光效等优越性能的绿光OLED。
OLED N型主体 1,3,5-三嗪 激基复合物 绿光 有机磷光 OLED n-type host 1,3,5-triazine exciplex green phosphorescence
Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University of Posts and Telecommunications, Institute of Advanced Materials and Institute of Flexible Electronics (Future Technology), State Key Laboratory of Organic Electronics and Information Displays and Jiangsu Key Laboratory for Biosensors, Nanjing, China
2 Nanjing University of Posts and Telecommunications, College of Electronic and Optical Engineering and Microelectronics and College of Flexible Electronics (Future Technology), Jiangsu Province Engineering Research Center for Fabrication and Application of Special Optical Fiber Materials and Devices, Nanjing, China
Materials that exhibit visible luminescence upon X-ray irradiation show great potential in the medical and industrial fields. Pure organic materials have recently emerged as promising scintillators for X-ray detection and radiography, due to their diversified design, low cost, and facile preparation. However, recent progress in efficient radioluminescence has mainly focused on small molecules, which are inevitably associated with processability and repeatability issues. Here, a concise strategy is proposed to prepare radioluminescent polymers that exhibit multiple emission colors from blue to yellow with high brightness in an amorphous state by the radical copolymerization of negatively charged polyacrylic acid and different positively charged quaternary phosphonium salts. One of the obtained polymers exhibits excellent photostability under a high X-ray irradiation dosage of 27.35 Gy and has a detection limit of 149 nGy s - 1. This performance is superior to that of conventional anthracene-based scintillators. Furthermore, by simply drop-casting a polymer methanol solution on a quartz plate, a transparent scintillator screen was successfully fabricated for X-ray imaging with a resolution of 8.7 line pairs mm - 1. The pure organic phosphorescent polymers with a highly efficient radioluminescence were demonstrated for the first time, and the strategy reported herein offers a promising pathway to expand the application range of amorphous organic scintillators.
organic scintillator radioluminescence room temperature phosphorescence X-ray imaging copolymer Advanced Photonics
2022, 4(3): 035002
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 上海海关工业品与原材料检测技术中心, 上海 200135
紫外灯下, 化石树脂常见荧光现象, 但其磷光现象仍有待表征与研究。 将印度尼西亚产出的类似多米尼加蓝珀的化石树脂分为白色包体(Part Ⅰ)、 暗色包体(Part Ⅱ)和基底(Part Ⅲ)三个部分, 使用红外光谱确定其植物来源, 借助三维荧光光谱仪表征化石树脂的光致发光现象(包括荧光和磷光), 并探讨印尼化石树脂发光现象随地质过程变化的规律。 红外光谱中1 384, 1 377和1 367 cm-1的振动峰表征所研究的化石树脂来源于龙脑香科植物。 印尼化石树脂的Part Ⅰ~Ⅲ中均存在3种特征荧光峰: 紫外区330~380 nm、 近紫外区388 nm和蓝绿光区446, 474和508 nm, 分别可被235, 330和440 nm光有效激发; 进一步推测可见光区荧光来源于两种不同的发光物质, 两者在白色包体、 暗色包体和基底中相对含量不同。 同时, 暗色包体和基底的磷光最强峰在537 nm附近和磷光寿命长达100 ms, 比白色包体的430 nm磷光峰更强且衰减时间更长, 贡献了印尼化石树脂的黄绿色磷光。 结合前人火山活动刺激树脂的产生和还原环境促进芳构化作用的观点, 推测印尼化石树脂中白色包体、 暗色包体和基底的三维荧光光谱和磷光光谱可有效说明基底部分芳构化程度高于暗色包体, 白色包体芳构化最低。
印度尼西亚化石树脂(柯巴树脂) 傅里叶变换红外光谱 荧光光谱 磷光光谱 Indonesian fossil resin (copal resin) Fourier transform infrared spectra Fluorescence spectra Phosphorescence spectra
Author Affiliations
Abstract
1 A.N. Bach Institute of Biochemistry Research Center of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences Moscow 119071, Russian Federation
2 Institute of Experimental Oncology and Biomedical Technologies Privolzhsky Research Medical University Sq, Minin and Pozharsky, 10/1 603005 Nizhny Novgorod Russian Federation
3 Becker & Hickl GmbH Nunsdorfer Ring 7-9 12277 Berlin, Germany
Oxygenation of tissues plays an important role in the development and progression of tumor to treatment effects. Method of metalloporphyrines phosphorescence quenching by oxygen is one of the ways to measure dynamics of the oxygen concentration in the tissues by phosphorescence lifetime imaging of meso-tetra(sulfopheny1)tetrabenzoporphyrin Pd (II) (TBP) using the timecorrelated single photon counting (TCSPC) method. It has been shown that phosphorescence lifetime of the sensor in S37 tumor in vivo varied in the range of 130 to 290 μs after both topical and intravenous administration of TBP. It indicates that oxygen level in tumors was lower compared to normal tissues where TBP phosphorescence has not been detected. Phosphorescence lifetimes of TBP increased in the solid tumor and in the muscle after photodynamic therapy of solid tumor that demonstrates oxygen consumption during treatment and possibly stopping the blood flow and hence the oxygen supply to the tissues.
Phosphorescence oxygen sensor metalloporphyrines TCSPC Journal of Innovative Optical Health Sciences
2021, 14(5): 2142001
1 南京邮电大学 有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地,信息材料与纳米技术研究院, 柔性电子(未来技术)研究院, 江苏 南京 210023
2 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
发展新型高性能黄色磷光材料是实现高品质互补色白光有机发光器件(OLEDs)的关键。本工作中, 使用氯原子功能化的2-苯基喹啉衍生物作为环金属配体, 乙酰丙酮作为辅助配体, 通过温和的合成方法制备了一种新型氯功能化的黄色磷光铱(Ⅲ)配合物(Ir1)。通过核磁共振谱和单晶X-射线衍射确认了配合物的结构。该配合物在二氯甲烷中具有强的宽谱带黄色磷光发射, 最大发射峰位于574 nm, 发射寿命为1.29 μs, 量子效率达到51%。与同类发射波段的铱(Ⅲ)配合物相比, 该黄光配合物具有非常宽的单分子发射半峰宽(101 nm)。进一步制备了基于该磷光配合物的高性能黄光OLEDs, 器件最大发射峰位于568 nm, 发射半峰宽达到88 nm, 器件最大亮度、外量子效率、电流效率和功率效率分别达到18 310 cd/m2、20.8%、58.16 cd/A和48.3 lm/W。结果表明该黄色磷光配合物在高性能互补色白光有机发光器件方面具有重要前景。
磷光 铱(Ⅲ)配合物 黄光 电致发光 半峰宽 phosphorescence iridium(Ⅲ) complex yellow emission electroluminescence full width at half maximum