中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所康傳清課題組巧妙地設(shè)計了一系列具有“L”型構(gòu)象的手性萘雙亞胺（NDI）衍生物，這類衍生物在固體狀態(tài)下形成離散二聚體的自組裝結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出高的熒光量子產(chǎn)率和圓偏振發(fā)光（CPL）性能。
1,4,5,8-萘雙亞胺（NDI）具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、分子平面結(jié)構(gòu)以及π酸性，這些特點使其作為功能材料被廣泛用于發(fā)光、生物傳感和半導(dǎo)體等領(lǐng)域。然而，與大多數(shù)有機芳香族化合物類似，由于聚集誘導(dǎo)淬滅（ACQ）效應(yīng)，NDI在固體狀態(tài)時的熒光量子產(chǎn)率非常低（ФFL< 10%），這極大限制了NDI作為熒光材料的應(yīng)用。此外，具有圓偏振發(fā)光（CPL）性能的有機功能材料被廣泛地應(yīng)用于3D顯示和其他光電子設(shè)備中。評估CPL發(fā)光材料性能的因素主要有兩個——發(fā)光效率和不對稱因子（g值），目前的研究報道多關(guān)注該類材料g值的提升，發(fā)光效率往往被忽略。這主要是因為很難同時獲得具有高發(fā)光效率和高g值的CPL材料，而獲得具有高熒光量子產(chǎn)率和CPL性能的NDI衍生物更是難上加難。
在此背景下，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所康傳清課題組通過簡單且巧妙的分子設(shè)計和自組裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)建獲得了一系列具有高發(fā)光效率和CPL性能的NDI衍生物。這類NDI衍生物表現(xiàn)出了最高56.8%的熒光量子產(chǎn)率，該值是目前該類材料中所報道的最高值。發(fā)光效率的提高主要歸因于離散二聚體結(jié)構(gòu)的形成，兩個分子以NDI平面平行排列構(gòu)成離散二聚體，離散二聚體之間以近90度夾角進一步堆積。這種獨特的離散二聚體及其堆積方式，避免了分子間的連續(xù)排列，削弱了ACQ效應(yīng)，處于垂直排列的二聚體中分子間的電荷轉(zhuǎn)移也大幅度地提高了材料的發(fā)光效率。手性的引入使得離散二聚體中的兩個分子錯位排列，表現(xiàn)出優(yōu)異的CPL性能（g值為5x10-3）。這類NDI衍生物在不同濃度下與水混合物，離散二聚體進一步組裝可形成微米尺度上的長方體棒狀結(jié)構(gòu)或空心方管狀結(jié)構(gòu)。 這項研究工作打破了NDI衍生物發(fā)光效率低的固有觀念，同時為基于NDI的有機熒光材料在分子設(shè)計、自組裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和發(fā)光材料的應(yīng)用等方面提供了一種新的思路。 論文信息 Chiral Naphthalenediimides with High-Efficiency Fluorescence and Circularly Polarized Luminescence in the Solid State Yuping Gao, Liangpeng Wang, Xiaoye Ma, Rizhe Jin, Chuanqing Kang, Lianxun Gao Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202202476
