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【JACS】红移达到了548 nm和588 nm，金属有机框架实现长波长室温磷光 ​

简介 ​

金属有机框架（MOFs）的常温磷光在生物成像、临床诊断和治疗评估方面具有重要应用。然而，实现长波长（>580 nm）的磷光具有挑战性。本文提出了通过构建双配体MOFs以达到红移常温磷光的新策略。

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摘要 ​

研究通过建立MOFs的配体间稳定供体-受体关系，触发电荷转移过程（LLCT），降低MOFs的激发态能级，从而实现磷光红移。通过引入两种简单的配体，制备了双配体MOF结构，并对其光物理性质进行了详细分析。结果表明，与单配体MOFs相比，双配体MOFs的磷光实现了红移，达到了548 nm和588 nm，拓宽了MOFs在长波长磷光领域的应用潜力。

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研究结果与讨论 ​

1. 单配体MOFs的特点 ​

MOF-5由PTA2-和Zn2+构建，展示绿色磷光（510 nm），其发光性质独立于MOFs结构内配体间的相互作用。计算表明，其激发态能量高于双配体MOFs。

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2. 双配体MOFs的构建与性质 ​

MOF-a和MOF-b通过PTA2-与不同受体配体（3,3'-bpy和3,3'-dpa）协同构建：

  • MOF-a呈现黄磷光（548 nm），配体间的短距离原子间距促进了强相互作用。
  • MOF-b呈现橙磷光（588 nm），由于其电子密度较高和扩展π共轭结构，进一步降低了激发态能量。

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通过密度泛函理论计算表明，供体PTA2-和受体配体的电子分布差异触发了配体间电荷转移过程（LLCT），有效地降低了激发态能量。

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3. 红移磷光的发光机制 ​

研究提出了磷光发射的路径：S0→1CT→3CT→S0。PTA2-供体向受体配体（3,3'-bpy/3,3'-dpa）发生电荷转移，进一步稳定了激发态并实现了磷光红移。

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结论 ​

本文通过引入供体与受体配体构建双配体结构，提出了一种有效实现MOFs红移常温磷光的新策略。相比复杂配体的传统方法，此策略采用简单配体设计，拓宽了MOFs的应用范围并提升了磷光波长的可调性。

参考文献 ​

Yu, Q.; Deng, Z.; Chen, R.; Zhang, J.; Kwok, R. T. K.; Lam, J. W. Y.; Sun, J.; Tang, B. Z. Ligand-to-Ligand Charge Transfer Induced Red-Shifted Room Temperature Phosphorescence in Metal–Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147 (12), 10530–10539. https://doi.org/10.1021/jacs.4c18686.