Fluolab【JACS】双自由基态介导的光致发光上转换：有机自由基供体-三重态受体二元体系的突破
总结
研究开发了一种新型有机自由基供体-三重态受体二元体系（TTM-Cz-Per），通过双自由基态介导的能量转移，实现了高效的光致发光上转换（TTA-UC），显著提高了上转换量子产率（ΦUC）。
摘要
本研究提出了一种新型有机自由基供体-三重态受体二元体系（TTM-Cz-Per），通过双自由基态介导的能量转移（DTET），实现了高效的光致发光上转换（TTA-UC）。TTM-Cz-Per由供体（4-N-咔唑-2,6-二氯苯基）-双（2,4,6-三氯苯基）甲基自由基（TTM-Cz）和受体苝（Per）组成。研究发现，在红光激发下，TTM-Cz的双自由基态发射显著猝灭，Per受体的荧光发射延迟出现，中心波长约为490 nm。时间分辨瞬态吸收光谱表明，TTM-Cz-Per体系中存在快速的DTET过程，供体瞬态物种的时间常数从21.47 ns减少到8.73 ns，同时出现了寿命为97.06 ns的长寿命成分，归因于受体Per的三重态瞬态。此外，计算结果表明，DTET是分子内的，四重态的计算自旋密度显示供体TTM-Cz上的未配对电子密度约为1，受体Per上的未配对电子密度约为2。这项研究展示了双自由基态发色系统在光能捕获和能量上转换中的潜力，可进一步应用于多种光电子应用。
研究结果分类展示
合成与表征
- 合成方法：采用两种方法合成TTM-Cz-Per和TTM-Cz-DPA，分别通过自由基介导的亲核芳香取代和Suzuki偶联反应。
- 表征方法：利用EPR光谱、UV-Vis吸收光谱和发射光谱对化合物进行表征，确认其结构和光物理性质。
光物理性质
吸收光谱：TTM-Cz-Per在500 nm以下表现出π→π*跃迁，在600-630 nm范围内表现出电荷转移带。
发射光谱：TTM-Cz-Per在红光激发下，供体TTM-Cz的双自由基态发射显著猝灭，受体Per的荧光发射延迟出现，中心波长约为490 nm。
瞬态吸收光谱
- 供体瞬态物种：TTM-Cz的双自由基态瞬态物种在570 nm处吸收，时间常数为21.47 ns。
- 受体三重态瞬态：TTM-Cz-Per体系中，受体Per的三重态瞬态吸收在490 nm处，时间常数为97.06 ns。
计算结果
- 自旋密度：四重态的计算自旋密度显示供体TTM-Cz上的未配对电子密度约为1，受体Per上的未配对电子密度约为2。
- 能量转移机制：DTET是分子内的，供体TTM-Cz的双自由基态能量转移到受体Per的三重态。
这项研究展示了双自由基态介导的光致发光上转换在光能捕获和能量上转换中的巨大潜力，为未来的光电子应用提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。