近紅外有機發光材料研究進展

中科院長春應化所先進有機光電材料與器件研究中心一直致力于近紅外有機光子材料與器件的研究工作，馬東閣研究員等通過與加拿大卡爾頓大學王植源教授合作，近期在近紅外有機電致發光材料方面取得重要進展，相關結果陸續發表在《材料化學》(Chemistry of Materials, 2008, 20, 6208-6216)和《先進材料》(Advanced Materials, 2008, DOI: 10.1002/adma.200801918)上。論文評閱人認為這項工作為將來設計近紅外有機電致發光材料提供了新的思路, 對有機光電子學和光通訊應用的研究與發展具有重要的指導意義。

近年來，隨著近紅外領域研究的深入和其應用范圍的擴大，特別是光通訊，公共安全和生物醫療等行業的發展和需求，迫切需要一種具有良好發光性能的近紅外材料。有機材料由于成本低、工藝簡單和結構易調控等優點而備受關注。到目前為止，重點研究的近紅外有機發光材料主要集中在兩大類：一是稀土元素配合物;二是有機離子染料。由于稀土元素的f-f躍遷是宇稱禁阻的，其分子的激發需要通過配體與中心離子的能量轉移，發光效率較低。而有機離子染料由于靜電相互作用，分子容易因聚集而導致發光萃滅，并且主客體摻雜器件還存在著主體材料伴隨著紅外發光的問題以及效率低和制備工藝復雜等缺點。傳統有機非離子型發光材料則不受上述因素的限制，可得到聚集態下較高的發光效率。但這類材料由于受分子結構設計和聲子振蕩對激子淬滅的限制，其發射波長很難設計到達1.0微米以上的近紅外區，目前報導很少。

該中心課題組首次將強電子給體與受體共軛連接，利用分子內電荷轉移機制，合成了一系列高效的近紅外有機非離子型發光材料。通過調控其中電子給體、受體和連接基團的結構，可使分子的最長吸收波長達到1.1微米以上，光致發射波長達1.5微米，與以往報道的材料相比，波長有大幅度的紅移。并且通過真空蒸鍍法制備了非摻雜的電致發光器件，器件發射很好的近紅外光，發射波長為1.08微米，效率可達 0.28%，比離子染料型器件的效率提高了近10倍。通過進一步優化分子結構，發射波長可調至1.22微米，接近了光通訊窗口, 是迄今為止有機近紅外電致發光器件中所報道的最長的發射波長。該材料合成簡便，器件發光效率高，除可用于信息顯示和夜視背景光源，在生物傳感等方面也有廣泛的實際應用前景。(來源：中科院長春應化所)

(《材料化學》(Chemistry of Materials)，DOI: 10.1021/cm801911n，Dongge Ma，Zhi Yuan Wang)

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