【Adv.Mater.】5 种客体分子激活 NBI 液晶多色发光：覆盖 511–685 nm 的可调控光致发光体系

文章标题： Guest‐Induced Activation of Multicolor Photoluminescence in Naphthalene Bisimide Liquid Crystals
通讯作者： Frank Würthner
文章链接： https://doi.org/10.1002/adma.202520184

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文章概要

引言

液晶材料兼具液体的流动性与晶体的有序性，在显示、智能材料与防伪技术中发挥着重要作用。然而，传统液晶体系的发光调控多依赖外加荧光染料，难以在单一液晶主体中实现多发射态（如荧光、TADF、RTP）的连续可调控。本研究提出一种全新的超分子策略：利用电子贫乏的萘酰亚胺（NBI）液晶作为主体，通过嵌入电子丰富的芳香客体分子（PAHs、咔唑衍生物、Pt(II) 配合物），在柱状六方相液晶中构筑紧密堆积的供受体环境，从而激活并调控电荷转移（CT）态发光。该策略不仅实现了从可见光到近红外（511–685 nm）的连续可调发光，还覆盖从纳秒级荧光到微秒级延迟发光（TADF）与室温磷光（RTP）的宽寿命范围，为液晶发光材料提供了前所未有的调控自由度。

主要实验及结论

研究首先设计并合成了两种 NBI 液晶主体（NBI1 与 NBI2），它们均形成柱状六方相（Colₕ），但在热稳定性与堆积方式上存在差异。随后选择五类电子丰富的客体分子（Pyr、TPh、MCz、Pt1、Pt2），基于其 HOMO–LUMO 能级匹配与形状互补性，使其能够在液晶柱状堆积中与 NBI 主体形成有效的 CT 复合物。

在 5:1（主体:客体）比例下，所有体系均保持液晶相结构，并在室温下呈现稳定发光。不同客体诱导的 CT 发光覆盖从绿色（511 nm，NBI2·Pyr）、浅绿（530 nm，NBI2·MCz）、黄色（549 nm，NBI1·TPh）、橙色（593 nm，NBI2·Pt2）到深红与近红外（652–685 nm，NBI1·Pyr、NBI1·Pt1）。寿命测试显示：

• NBI2·Pyr 与 NBI1·TPh 主要呈现纳秒级荧光；
• NBI2·MCz 与 NBI1·Pyr 出现典型 TADF 行为；
• 含 Pt(II) 的 NBI1·Pt1 与 NBI2·Pt2 则因重原子效应同时表现 TADF 与 RTP 的双重发光。

进一步地，研究者将 NBI1 与 NBI2 两种主体与同一客体 Pyr 共组装，构建能量转移级联体系。随着 NBI1 含量增加，体系发光可从绿色平滑过渡到红色，并同时呈现短寿命荧光与长寿命 TADF 的双发射，实现颜色与寿命的双维度连续调控。这种能量转移驱动的双发射液晶体系在防伪编码中具有极高潜力。

总结及展望

本研究首次展示了通过客体诱导的超分子策略，在液晶相中激活并精确调控多色、多寿命发光的可能性。NBI 液晶主体与电子丰富客体之间的 CT 相互作用，使得发光颜色可覆盖可见光至近红外，寿命可跨越纳秒至百微秒级，远超传统掺杂型液晶发光体系的调控范围。更重要的是，通过双主体共组装实现的能量转移级联，使发光颜色与寿命可在单一体系中连续调节，为光学编码、防伪标签、多模态认证等应用提供了全新的材料平台。

未来，通过进一步拓展主体与客体的结构类型、调控堆积方式或引入外场刺激，有望构建更丰富的液晶发光行为，甚至实现白光发射或可编程光学响应，为下一代柔性光电子与安全技术开辟新的方向。