《Angew》期刊发表杨登涛教授团队关于窄发射近红外材料研究成果

近日，学院杨登涛教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》期刊在线发表题为《Near-Infrared Emitting Helically Twisted Conjugated Frameworks Consisting of Alternant Donor-π-Acceptor Units and Multiple Boron Atoms》的研究论文。本研究工作提出配位增强电荷转移机制（coordination-enhanced charge transfer，CE-CT）并结合交替的D-π-A骨架设计了一系列具有窄带近红外发射的四配位多硼螺烯体系分子（如图1）。X射线单晶分析表明这一系列分子具有螺旋扭曲的分子骨架，随着共轭结构扩展分子扭曲程度增大（如图2）。光物理表征发现此类分子具有横跨整个可见光区的吸收光谱（图3a），并展现了随着骨架扩展发射光逐渐红移且半峰宽变窄的独特现象：最大发射波长从569 nm 红移至715 nm，而半峰宽从 56 nm (0.21 eV) 缩减到 35 nm (0.08 eV)（图3b）。研究发现不同的硼苯基顺反异构体具有相似的光物理性质（图3c）。同时此系列分子具有明显的聚集红移现象，达到最大753nm的发射（图3d）。通过前线轨道，NTO，IFCT分析探究了此类体系的实质D-π-A电荷转移过程，并发现CE-CT机制导致受体的能力显著增加是实现减小能隙的主要原因。通过重组能，RMSD，黄昆因子计算，发现更加均匀的电子分布及扭曲的分子结构有助于减小的重组能，实现分子窄带发射，而偶数硼体系具有浅的势能面使其相对奇数硼体系具有更高的量子效率（如图4）。该工作提出了一种新颖的硼电荷转移机制，并设计了一系列近红外窄带发射螺烯分子，为含硼近红外窄带发射分子的结构设计提供了实例参考。

学院2022级博士研究生董佳祺为论文的第一作者，冯晴亮副教授和杨登涛教授为论文的通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、陕西省基础科学研究项目的资助支持。

原文链接： https://doi.org/10.1002/anie.202417200

文：董佳祺、郑聪

审核：陈凯杰

图1. CE-CT机制及一系列窄带近红外分子

图2. 单晶结构及堆积信息

图3. 光物理表征

图4. 激发态及黄昆因子计算