近期，吉林大学未来科学国际合作联合实验室、化学学院、无机合成与制备化学全国重点实验室科研团队在Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Organic Molecules in Zeolites for Long-Lifetime Afterglow”的研究工作。团队提出了一种基于主-客体组装的“分子筛限域分子”新策略，以AlPO4-5分子筛为主体基质，选取本身无余辉或仅具备弱余辉特性的有机分子为客体，成功开发出一类兼具高效余辉发射、优异稳定性和多功能性的新型主-客体长余辉材料。
有机余辉材料因具有易于功能化、生物相容性好以及分子种类繁多等优势而备受关注，在信息安全、传感、光学生物成像及光电子器件等领域展现出广阔的应用前景。然而，受单重态与三重态之间的自旋轨道耦合较弱、三重态激子易发生非辐射复合等问题的影响，这类材料难以展现明亮且长寿命的余辉发射。为了解决上述问题，研究人员开发了多种策略，包括杂/重原子掺杂、主-客体组装、结晶、构建H聚集体等。其中，主-客体组装，即将客体分子限域在能为其提供刚性环境的主体基质中，因操作简便、成本低廉且分子结构的可调控性强而备受青睐。在复合体系中，主体基质不仅能有效分散客体分子以避免聚集引起的余辉猝灭，还能与客体分子之间形成氢键、共价键等相互作用。主-客体相互作用的形成可显著抑制客体分子的振动和转动，从而增强其三重态激子的稳定性，最终实现高效的余辉发射。然而，目前报道的主体基质材料通常难以兼具耐水性、耐酸碱性、耐有机溶剂性和耐高温性，这严重限制了所制备的主-客体余辉材料的实际应用。因此，开发一类既能够赋予客体分子高亮度、长寿命余辉性能，又具备优异稳定性的新型主体基质材料具有重要意义。
基于此，于吉红教授团队提出了一种基于主-客体组装的“分子筛限域分子”新策略。研究团队以AlPO4-5分子筛作为主体基质，选取本身无余辉或仅具备弱余辉特性的对苯二甲酸、2‑萘甲酸、1‑芘甲酸作为客体分子，成功制备得到一类新型长余辉复合材料（图一）。
图一：有机分子@分子筛复合材料的制备及发光机理示意图
研究表明，分子筛基质对有机分子的高效分散、分子筛基质与有机分子之间形成的配位相互作用以及分子筛基质对有机分子的强吸附能力是导致复合材料具有明亮且长寿命余辉发射的主要原因。随着客体分子π共轭域的增加，复合材料的余辉发射波长从440 nm红移至522 nm，最终达到621 nm；相应的余辉寿命分别为919 ms、1540 ms和74 ms；余辉强度较各自的纯有机分子固体粉末分别提升了42倍、579倍和29倍。得益于分子筛基质固有的优异稳定性和可加工性，所制备的复合材料比采用其它常用基质材料（如聚乙烯醇、氢键有机框架材料、β-环糊精、硼酸、氰尿酸等）制备的复合材料表现出显著优异的稳定性。同时该材料可加工为凝胶、柔性透明薄膜、水分散溶液等多种形态，展现出多场景、多模态的应用前景。该研究为开发兼具高效余辉发射、高稳定性与多功能特性的新型主‑客体长余辉材料开辟了全新思路。
文章第一作者为吉林大学博士后于晓微，通讯作者为吉林大学于吉红教授。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.8988152
