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Angew. Chem. :外消旋配体诱导灯笼形卤化物结构产生近100%红光量子产率

红色发光材料由于红光的低能量、长波长、强衍射等特点近年来受到了广泛关注。然而,红色发光材料的发光效率普遍低于蓝色与绿色发光材料,这主要是由于红光较窄的带隙增大了激子非辐射失活的概率。此外,传统红光材料还普遍存在合成复杂、成本高昂或结构不明确等问题,这使得高效红光材料的开发面临巨大的挑战。


近日,福建师范大学林正欢教授、吴俊彦副教授团队基于外消旋1-甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉配体(Rac-C10H14N+)合成了一种具有高效红光发射Mn基卤化物Rac-TBM。得益于R与S两种手性配体的协同作用诱导了具有独特灯笼杂化状结构的形成,Rac-TBM实现了接近100%量子产率的红光发射。相比之下,由单一手性配体合成的金属卤化物R/S-TBM则表现出绿色发射和圆偏振发光(glum = ±2.5×10-2)。

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晶体结构分析表明,Rac-TBM中每个[Mn2Br9]5-单元被紧密地包围在[MnBr4]2-四面体与有机阳离子形成的刚性基质中,在分子水平上构成了一个独特的灯笼状0D结构。由于甲基的位阻,距离最近的三个R-C10H14N+与三个S-C10H14N+在空间上形成六边形交错排列。阳离子间的C-H···π作用充当了灯笼状杂化结构之间的纽带,将相邻的灯笼牢牢地串联在一起。因此,仅当R-C10H14N+与S-C10H14N+配体共存时才会诱导产生六边形密堆积,进而促进Rac-TBM中独特灯笼状杂化结构的形成。

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Rac-TBM还表现出灵敏的刺激响应特性,在热和机械力下实现了发光颜色从红色到绿色的可逆切换。结合扫描差式量热与原位粉末衍射数据,作者证明Rac-TBM在熔融冷却后介稳态的形成是光色转变的决定性因素。

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Rac-TBM的高效红光发射使其被成功应用于闪烁体的制备与高效的X射线成像,其X射线剂量率的探测下限为46.29 nGys−1。基于Rac-TBM的刺激响应性质,作者还结合摩斯电码设计了一种灵敏、便捷的高级信息加密模型。该工作揭示了手性配体在增强钙钛矿材料光学性能方面的协同效应的巨大潜力,为开发高效新型发光材料提供了一种新的范式。

文信息

Lantern-Shaped Structure Induced by Racemic Ligands in Red-Light-Emitting Metal Halide with Near 100 % Quantum Yield and Multiple-Stimulus Response

Yuechuan Wu, Shuaiqi Wang, Zhibin Lin, Liwen Kang, Dr. Junyan Wu, Prof. Qiushui Chen, Prof. Zhenghuan Lin


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202416062


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