由于在生物成像和发光材料领域具有高潜在应用价值，具有高系间窜越效率和三重态量子产率有机室温磷光体近些年受到了广泛关注。为实现上述性能，在设计材料结构时就要求抑制分子运动能力和隔绝氧气，以降低三重态的非辐射猝灭。一般而言，利用分子结晶或将其包埋在高分子基体中是行之有效的方法，但是这两种方法并不适合于在溶液相和凝胶中实现高效室温磷光，这阻碍了室温磷光在生物领域的应用。
为了解决上述问题，超分子自组装被用于在溶液中保护磷光分子。例如葫芦脲可作为主体分子抑制客体磷光分子在溶液中的振动耗散。此外，带有两个正电端基的磷光分子也可通过电荷相互作用与纳米粘土超分子聚合，不仅抑制了分子的运动，还隔绝了氧气。
尽管上述方法实现了溶液相室温磷光，但是磷光量子产率仍然较低，不能满足应用要求。为了进一步提高磷光量子产率，印度贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高等科学研究中心（JNCASR）的Subi George团队改良了前述有机磷光分子-无机纳米粘土体系。他们将只带有一个正电端基的磷光分子固定在纳米粘土表面并分散于水中。计算和实验表明这一分子结构和材料设计能获得更高的系间窜越效率和自旋-轨道耦合，并有效抑制分子振动和分子间相互作用导致的效率损失，使量子产率达到了~41.8 %。如果增大体系浓度，还可以形成具有高效磷光的凝胶。进一步地，磷光分子-纳米粘土复合材料表面还可以引入荧光分子形成供体-受体体系，通过三重态-单线态Frost共振能量转移实现罕见的溶液相延迟荧光。上述文章以“Light-harvesting supramolecular phosphors: highly efficient room temperature phosphorescence in solution and hydrogels”为题发表于Angew. Chem.。
图 1 磷光体分子结构和能级图
图 2 有机磷光体-纳米粘土复合材料的磷光性能
图 3 有机磷光体（供体）-有机荧光体（受体）-纳米粘土复合材料的延迟荧光现象
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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