超高荧光量子产率圆偏振发光纳米石墨烯_干富伟.pdf
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1、有机化学有机化学 Chinese Journal of Organic Chemistry HIGHLIGHT *Corresponding author.E-mail:.Published online January 5,2023.Chin.J.Org.Chem.2023,43,371372 2023 Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences http:/sioc- DOI:10.6023/cjoc202300006 亮点述评亮点述评 超高荧光量子产率圆偏振发光纳米石墨烯 干富伟 邱惠斌*(上海交
2、通大学化学化工学院 上海 200240)Circularly Polarized Luminescent Chiral Nanographene with an Ultrahigh Fluorescence Quantum Yield Gan,Fuwei Qiu,Huibin*(School of Chemistry and Chemical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240)圆偏振发光(circularly polarized luminescence,CPL)材料在三维显示、光学信息存储和加密、不对称合成、光
3、电器件等方面具有广阔的应用前景,近年来已成为前沿研究的一个热点1.衡量 CPL 材料性能优劣通常有两个关键参数,一个是荧光量子产率(F),另一个是发光不对称因子(glum).在实际研究中,CPL材料的F和|glum|通常情况下是无法兼顾的,很少有材料可以同时具有高F和高|glum|.手性纳米石墨烯是一类具有非平面手性共轭结构的纳米石墨烯,在手性光学、电磁学等方面拥有其他传统手性分子可能无法具备的优势性能2,此外,得益于分子间相对较弱的非典型-堆积,其溶解性远好于具有类似尺寸的平面纳米石墨烯,为相关功能材料与器件的开发与优化提供了便利.目前,以自下而上法为主的溶液化学可以精确地控制纳米石墨烯的尺
4、寸、拓扑结构、边缘形态等,从而使纳米石墨烯能够展现出可以调节的光学性质,同时也为相应构效关系的研究提供可能3-4.然而,先前的研究工作主要着眼于提升手性纳米石墨烯的|glum|水平,例如,在纳米石墨烯中引入长螺烯(-共轭扩展)5或杂原子6可以有效提高|glum|,但这些分子体系的荧光量子产率仍然比较低(通常F60%).针对如何设计具有高效发光性能的手性纳米石墨烯这一问题,目前还缺少相关的理论和实验来指导相应的研究工作.近期,南开大学化学学院的王小野课题组报道了一种设计合成高效发光手性纳米石墨烯的新策略,即以具有超高 F值的发色团作为核心,进行螺旋-共轭扩展,同时保持其前线分子轨道(FMO)的分
5、布模式,由此使所形成的手性纳米石墨烯继承核心分子的超高效发光性质,从而将 F提升至 90%以上(图 1)7.图图 1 超高荧光量子产率圆偏振发光纳米石墨烯的设计思路 Figure 1 Design principle of CPL-active nanographene with ultrahigh F 该研究团队选择了荧光性质突出的苝(F:89%99%)作为核心分子,以四重硼化的苝基元为原料,通过2-溴联苯的四重 Suzuki 偶联反应合成了以苝为核的芳基衍生前驱物,接着通过 Scholl 反应合成了相应的双重螺烯 1.反应中生成的双重螺烯是外消旋构型(1-rac)和内消旋构型(1-meso
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