房喻院士团队Angew.：不同构象的单荧光有机晶体实现宽范围的激发发射

房喻院士团队Angew.：不同构象的单荧光有机晶体实现宽范
围的激发发射
研究内容
实现大范围的可调谐发射颜色，特别是在固态单荧光团材料中，仍然是一项重大挑战。

陕西师范大学房喻院士、彭浩南副教授和新加坡科技设计大学刘晓刚合作一种基于邻碳硼烷衍生物的通用分子设计策略，广泛地用于在结晶相中跨越约230 nm的宽范围内诱导激发依赖性发射。

代表性分子CbCz由咔唑单元（供体）、苯环（π-桥）和邻碳硼烷（受体）组成。

通过结合实验和理论研究，表明CbCz的构象多样性是在结晶环境中诱导激发依赖性多色发射的关键。

相关工作以“Single-Fluorophore-Based Organic Crystals with Distinct Conformers Enabling Wide-Range Excitation-Dependent Emissions”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点
要点1. 作者所用的代表性分子CbCz由咔唑单元（供体）、苯环（π-桥）和邻碳硼烷（受体）组成。

在供体-π-受体构型下地指导下，选择了可旋转的受体片段邻碳硼烷，创建了具有D-π-A结构的高度可旋转的分子单元，以丰富结晶态的构象多样性并产生与构象相关的多色发射。

要点2. 在改变激发波长后，有机晶体的荧光在环境条件下可以很
容易地从青色/绿色调到橙红色。

通过结合实验和理论研究，表明CbCz的构象多样性是在结晶环境中诱导激发依赖性多色发射的关键。

要点3. 这些CbCz晶体可用于在多色显示器和大容量信息存储应用中的可能性。

该研究是基于单荧光团的激发依赖性多色发射的第一个例子，具有三种发射状态和在结晶状态下跨越约230 nm的宽范围发射。

本工作可以作为一个非常有用的平台，用于进一步开发具有无与伦比的可调性的智能发光材料。

研究图文
图1. 实现多色发射的各种策略的示意图。

(a) 不同尺寸的无机纳米粒子(NPs)。

(b) 通过掺入不同发光体的有机共聚物和共晶体。

(c) 激活构象诱导的多色发射的能量图说明。

(d) CbCz的分子结构。

(e) CbCz 的激发态势能面和相应的多个发射带的图示。

(f) 使用基于邻碳硼烷的单一荧光团在晶体中诱导多色发射的说明。

图2. 氯仿中B3LYP/Def2SVP和TD-M062X/Def2SVP/cLR-SMD 理论水平的(a) S0和(b) S1势能表面的等值线图。

(c) 参与S1→S0跃迁的分子轨道，具有LE、CT1和CT2性质和相应的能级。

图3. (a) CbCz、PhCbCz和CbCzOMe的分子结构。

(b)在结晶相中发现的二面角α和β的分布，覆盖在S0 PES上。

插图数字指的是不同的结晶多晶型物（CbCz-1为1）。

(c) 各种多晶型CbCz的结晶不对称单元。

插图显示了α和β角的值。

图4. (a) 晶体CbCz-1、CbCz-2、CbCz-3和CbCz-4在不同紫外光照射下的荧光图像。

(b) CbCz-1晶体在不同激发波长下的荧光光谱。

(c) 在氯仿中CbCz的S1 PES上的两条路径（路径I和路径II）的图示。

(d) 沿路径I的LE和CT1状态之间（或区域A和B之间）以及沿路径II的LE和CT2状态之间（或区域A和C之间）的激发态平衡示
意图。

(F) 在不同温度（77 K和287 K；λex=320 nm）下记录的晶体CbCz-5和CbCz-1的荧光光谱。

图5. (a) 使用两种形式的CbCz构建的代表性荧光图案；(b) 六种CbCz粉末基元素在两种不同光源照射下的荧光图像。

基于制备的CbCz粉末的两个代表性荧光2×2阵列以及信息输出。

(c) 具有代表性的有限状态机(FSM)，说明基于CbCz的多色显示和高级信息存储，其中仅使用两种CbCz粉末和两种激发波长用于说明目的。

文献详情
Single-Fluorophore-Based Organic Crystals with Distinct Conformers Enabling Wide-Range Excitation-Dependent Emissions
Rongrong Huang, Chao Wang, Davin Tan, Kai Wang, Bo Zou, Yangtao Shao, Taihong Liu, Haonan Peng,* Xiaogang Liu,* Yu Fang*
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202211106。