實現量子點—分子雜化體系的近紅外熱延遲發光

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員吳凱豐與副研究員杜駿團隊在量子點—有機分子能量傳遞機制與應用的研究中取得新進展。團隊采用低毒性的CuInSe2量子點結合并四苯分子，實現了該類雜化體系在近紅外波段的熱延遲發光。相關成果發表在《德國應用化學》上，并被選為VIP（Very Important Paper）文章。

　　研究團隊前期對量子點—有機分子的三線態能量轉移（TET）機制研究表明，通過提升量子點與分子間的波函數交疊，在較低能量轉移驅動力的條件下，仍可獲得較高的TET效率。根據化學熱力學平衡，在這種情況下，從分子三線態回到量子點激子態的吸熱反向傳能（rTET）速率也較快。當rTET速率遠大于三線態本身衰減速率時，大多數三線態都會重新回到量子點激子態輻射出延遲發光（TADPL），原理上類似于有機分子中的熱活化延遲熒光現象（TADF）。團隊前期也觀測到可見波段的TADPL，并揭示了其熵調控機制。

　　近紅外光在生物成像、光纖通訊、國防安全等諸多領域具有重要意義。基于量子點—有機分子雜化體系的近紅外TADPL迄今未見報道，其根本難點在于有機分子的能隙定則：能量越低的激發態，其非輻射衰減速率一般越快。這就要求rTET的速率足夠快，才能與之有效競爭。

　　針對該難題，團隊通過同時優化量子點和三線態受體分子的手段，采用低毒CuInSe2-并四苯的體系，觀測到近紅外波段（約900nm）的TADPL。研究發現，在室溫下TADPL壽命達到60微秒，相比于CuInSe2量子點激子態的壽命提升了3個數量級。得益于量子點本身高達40%的發光效率，TADPL的量子效率可達9%。這些參數可媲美可見光波段的TADPL體系。得益于CuInSe2量子點無重金屬的優勢，該體系相比傳統的鉛基近紅外量子點可能具有更好的應用前景。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202217287