重原子效应触发纯有机室温磷光及其光动力学抗菌

作     者：徐永龙 徐宇 孔维丽 邹文生 XU Yong-long;XU Yu;KONG Wei-li;ZOU Wen-sheng

作者机构：安徽建筑大学材料与化学工程学院安徽合肥230601 

基　　金：国家自然科学基金项目(52003003) 安徽省自然科学基金项目(1908085MB40)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2023年第43卷第9期

页      码：2910-2915页

摘      要：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(3.3731)卤键、C-Br…N(3.1705)卤键和C-F…H-C(2.5877)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(2.5271)氢键和C-F…π(2.9335和3.0494)卤键,Br与相邻分子也存在着C-Br…H-C(2.8466)氢键和C-Br…π(3.5314)卤键相互作用。邻近分子的咔唑基团还存在着π…π堆积(3.3992)。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(1O 2),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。

主 题 词：纯有机化合物 室温磷光 重原子效应 光动力学抗菌 

学科分类：08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2023)09-2910-06

馆 藏 号：203123432...