近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子探針與熒光成像研究組研究員徐兆超團(tuán)隊(duì)與新加坡科學(xué)設(shè)計(jì)大學(xué)教授劉曉剛合作，發(fā)現(xiàn)了電子從高能激發(fā)態(tài)實(shí)現(xiàn)系間穿越（Sn Tn T1）的機(jī)理（ISCHES），并據(jù)此構(gòu)建出計(jì)算軌道能級(jí)差的通用描述符“ E”，以實(shí)現(xiàn)高效理性地篩選室溫磷光（RTP）主體材料。
基于ISCHES機(jī)理的主體和客體室溫磷光分子的計(jì)算機(jī)篩選
室溫磷光材料在有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、數(shù)字加密和生物成像等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。無(wú)重原子的有機(jī)磷光材料因其低價(jià)、易制備和環(huán)境友好等特點(diǎn)倍受關(guān)注。由于單重態(tài)-三重態(tài)的系間穿越是自旋禁阻的，形成室溫磷光的主要挑戰(zhàn)在于如何將吸收光子后的分子從單重激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化到三重態(tài)，并從T1通過(guò)輻射躍遷退激到基態(tài)。但是，無(wú)重原子的有機(jī)分子系間穿越十分困難。
構(gòu)造室溫磷光材料最簡(jiǎn)單有效的方法之一是將主體分子和少量的客體分子進(jìn)行摻雜。盡管化學(xué)家已經(jīng)合成了大量的主體和客體分子，但是，篩選匹配主體和客體分子仍然大量依賴費(fèi)時(shí)費(fèi)力的試錯(cuò)法。因此，可以理性指導(dǎo)篩選主客體分子的通用規(guī)則仍然缺失不足。
本工作中，基于ISCHES機(jī)理，合作團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出一個(gè)計(jì)算軌道能級(jí)差的通用描述符“ E”來(lái)快速篩選主體和客體分子。利用此描述符，團(tuán)隊(duì)篩選了大量的主客體組合并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。相比傳統(tǒng)的試錯(cuò)法，這種基于計(jì)算的方法可以有效地減少開(kāi)發(fā)室溫磷光材料的工作量。
相關(guān)成果以“ A Descriptor for Accurate Predictions of Host Molecules Enabling Ultralong Room-Temperature Phosphorescence in Guest Emitters”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。該工作的第一作者是新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)博士研究生Supphachok Chanmungkalakul和大連化物所博士后王超。上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、大連化物所創(chuàng)新研究基金等項(xiàng)目的資助。
