(通讯员:杨杰)力致发光现象是一种非常重要又独具魅力的发光方式,是指固体材料受到研磨、摩擦或者振动等外力作用时以光的形式对外释放能量。这一现象实际上由来很久,最早的报道来自弗朗西斯•培根于1605年发表的《学术的进展(Advancement of learning)》。长久以来,力致发光现象得到了科学界的广泛关注,然而在以往的尝试中,由于π-π堆积效应导致的聚集诱导猝灭从而严重限制了对力致发光过程的研究。
2015年科学家首次将聚集诱导发光(AIE)与力致发光相结合,为这一领域注入了全新的活力。然而在以往的研究中,大多数的报导都还局限于力致荧光材料,与之相对应的力致磷光材料却鲜有提及,但是在理论上应该是存在的。在2016年,李振课题组首次发现了一个在室温下具有AIE效应的力致磷光材料DPP-BO,为证明激发三线态存在于力致发光进程中提供了有利的证据(Angew. Chem.-Int. Ed. 2017, 56, 880-884)。但是,还有一点遗憾的是分子DPP-BO在光致发光过程中没有观察到室温磷光现象,只有在低温(77K)下才能看到长寿命的磷光,这为研究力致发光的激发态进程蒙上了一层阴影。
此次的研究中,该团队又发现了一类具有室温磷光的力致发光材料(CzS-CH3 和CzS-C2H5), 完美地弥补了以前的研究缺憾。以光致发光为研究模板,他们对力致发光的激发态进程进行了充分的解析。通过晶体堆积的分析,并辅助以理论计算,发现分子二聚体在光致发光和力致发光过程中扮演了重要的角色——在光致发光过程中,分子二聚体的形成有利于分子间电荷转移的产生,从而促进激发单线态到三线态的系间窜越,导致了室温磷光;而在力致发光过程中,分子二聚体在机械力的作用下会发生破裂,从而会限制系间窜越的产生,导致力致发光光谱更加接近于研磨态的光致发光光谱(包括强的荧光部分和弱的磷光部分)。
这一成果近期发表在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》(德国应用化学,影响因子为11.994)上,文章的第一作者是博士研究生杨杰。(Jie Yang, Xuming Gao, Zongliang Xie, Yanbin Gong, Manman Fang, Qian Peng, Zhenguo Chi, and Zhen Li*,“Elucidating the Excited State of Mechanoluminescence in Organic Luminogens with Room-Temperature Phosphorescence”,Angew. Chem.-Int. Ed, DOI: 10.1002/anie.201708119.)