按照发光机理,稀土配合物主要分为f-f跃迁发光和d-f跃迁发光两大类,分别对应稀土离子的电子从4f激发态能级跃迁至4f基态能级和5d激发态能级跃迁至4f基态能级。近年来,d-f跃迁发光的稀土Ce(III)、Eu(II)配合物因其激子利用率高达100%、发光颜色可调、激发态寿命较短等特点,在照明、显示、成像等领域显示出广阔的应用前景。尽管d-f跃迁发光稀土配合物中电子从5d激发态能级到4f基态能级跃迁这一基本发光机制已为人熟知,但其中的具体过程仍有待深入研究。此外,为了充分挖掘稀土配合物的潜力,拓展其在更多新领域的应用也显得至关重要。近日,北京大学化学与分子工程学院刘志伟/卞祖强课题组在稀土配合物发光研究领域取得了两项阶段性进展,分别揭示了稀土配合物发光新机制和新应用。
新机制:Ce(III)配合物的双延迟二重态发射
该团队报道了一种新型的Ce(III)配合物(Ce(PhCOPhTp)3),展示了双延迟二重态发射(Double Delayed Doublet Emission,DDDE)的发光新机制。通过巧妙地设计具有两个三重激发态发射的配体,成功构建了二重激发态(D1)和两个三重激发态(T1, T2)能量相近的Ce(III)配合物Ce(PhCOPhTp)3。研究发现,Ce(PhCOPhTp)3在室温下表现出三指数衰减寿命(9 ns、216 ns和580 ns),表明存在多个能量转移通道。通过温度依赖的光物理性质测试以及对照配合物La(PhCOPhTp)3的光物理性质的测试,进一步证实了二重激发态和两个三重激发态之间的能量转移过程,从而激活了两个延迟二重态发射。新机制的发现为提升Ce(III)配合物的发光性能和发展基于Ce(III)配合物的新型功能材料奠定基础。