北京高壓科學研究中心研究員呂旭杰領導的中美研究團隊以零維有機金屬鹵化物[(C6H5)4P]2SbCl5為研究對象，通過引入高壓誘導有機配體和無機金屬鹵化物的電子耦合作用（lone pair-π相互作用），實現了有機配體向無機鹵化物的高效電荷轉移，獲得了近100%的熒光量子產率。相關研究日前發表于《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）。
壓力誘導lone pair-π相互作用實現電荷轉移。圖片來源：《德國應用化學》
低維有機-無機雜化金屬鹵化物作為一種新型光電材料，兼具有機組分和無機組分的優勢，表現出豐富的結構和性能可調控性。然而，由于有機配體和無機金屬鹵化物之間電子耦合作用弱，導致電荷在雜化界面上的轉移受阻，限制了其在電致發光等領域的發展和應用。如何實現低維有機-無機雜化金屬鹵化物，特別是零維化合物中的有機配體和無機金屬鹵化物在雜化界面上的電荷轉移，是實現該體系材料進一步實際應用的關鍵問題。
在這項研究中，呂旭杰團隊通過高壓方法率先實現了有機配體與無機鹵化物界面處的有效電荷轉移：在壓力作用下，有機配體與無機金屬鹵化物之間相互作用明顯增強，Sb3+的孤對電子與苯的π電子云發生重疊，形成了獨特的lone pair-π相互作用，為有機無機界面的電荷轉移構筑了一道“橋梁”。與此同時，[(C6H5)4P]2SbCl5有機金屬鹵化物中的有機和無機組分在壓力調節下表現出不同的響應速率，實現了從II型能級排布到準I型能級排布的轉變，為電荷在界面的轉移提供了驅動力。在兩者的協同作用下，光生載流子得以從有機配體向無機金屬鹵化物轉移，從而獲得高效發光。
該工作為低維雜化材料的載流子傳輸通道設計提供了新思路，為低維雜化金屬鹵化物的應用提供新可能。
相關論文信息: https://doi.org/10.1002/anie.202304494
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