文章导读

近年来，圆偏振发光（CPL）材料的研究备受关注。其中，具有长发光寿命的圆偏振磷光（CPP）材料引领着创新研究的前沿。特别值得关注的是近红外（NIR）CPP材料，因为NIR光穿透组织的能力更强，且受到的组织吸收和散射较少，具有潜在的生物组织成像应用优势。但是，关于纯有机体系在NIR区域实现长寿命圆偏振发射的报道仍然很少。考虑到潜在的应用和当前研究成果的限制，在NIR区域的长寿命圆偏振发射领域仍具有广阔的前景。

华东理工大学马骧教授课题组通过给-受体三重态-单重态能量传递（TS-FRET）策略，以具有手性的长寿命磷光化合物R/S-BPN作为能量给体，具有近红外荧光发射的5,10,15,20-四(4-羟基苯基)卟啉化合物作为能量受体，共掺杂至聚乙烯醇基质中，成功实现了有机体系中的近红外长寿命圆偏振发射。文章发表在Green Chemical Engineering（GreenChE），题为“Near-infrared long-lifetime emission via triplet-to-singlet Förster resonance energy transfer”。

研究亮点

1. 提出了一种有机体系实现近红外和长寿命CPL荧光聚合物的新型实用策略。

2. 对不同给-受体掺杂比例的光物理过程进行研究分析，证明了三线态到单线态FRET的发光机理。

3. 手性给体R/S-BPN提供了手性环境，导致在近红外区域观察到显著的CPL信号，其不对称因子接近0.01。

内容概述

该研究首先合成了含有重原子溴(Br)的手性联萘磷光化合物R/S-BPN，将其作为给体。选取吸收光谱和R/S-BPN的磷光发射光谱有较大重叠的TPPOH作为近红外荧光受体，将给-受体化合物共掺杂至聚乙烯醇基质中，实现了有机聚合物体系中近红外（725 nm）长寿命（1.5 ms）发光，图1为本论文设计思路。

图1. TS-FRET实现近红外长寿命发光。

通过调节给-受体化合物的掺杂比例，近红外区域发射峰的发光寿命从8.13 ns增加至1.5 ms。相应地，随受体掺杂比例的增加，给体化合物的发光寿命逐渐从5.84 ms降低至2.50 ms。此外，在不同激发波长下，共掺杂体系中给-受体两组分的发光强度呈现显著的关联性，上述现象证明725 nm处的长寿命发光来自于磷光给体的能量传递。

图2. 不同给-受体掺杂比例的光物理性能。

有趣的是，尽管受体TPPOH为非手性化合物，但在共掺杂体系中观察到了近红外CPL信号。我们推测手性给体R/S-BPN作为“手性种子”，使得聚合物基质具有“手性”。当圆偏振光激发时，手性给体发出的光穿过手性聚合物材料，可能发生圆微分散射，从而在近红外区域检测到CPL信号。

图3. 不同给-受体掺杂比例时的CPL。

总结与展望

该工作利用TS-FRET原理，提出了一种有机近红外长寿命荧光和圆偏振发光聚合物材料构建策略，对未来设计近红外长寿命圆偏振荧光的相关体系提供了指导思路，有望应用于活体组织生物成像领域。

通讯作者简介

马骧 教授

马骧，华东理工大学教授，国家杰出青年科学基金获得者，英国皇家化学会Fellow（FRSC)，英国染色家学会染料索引（Colour Index）编委，中国化学会超分子化学专委会委员，中国化工学会染料专委会和精细化工专委会委员。主要从事基于精细化工功能染料的有机光电功能组装材料和产品工程的研究。近年来已经在 Acc. Chem. Res.、Chem. Soc. Rev.、Sci. Adv.、Natl. Sci. Rev.、Nature Commun.、Matter、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际学术期刊上发表SCI收录论文180篇。论文被SCI引用10,000余次（H指数56），入选“ESI高被引论文”16篇，“ESI热点论文”8篇，授权发明专利14项，出版译著两本，英文专著三个章节，合编中文教材一本。曾获上海市自然科学二等奖（第一完成人）、青山科技奖、上海市优秀学术带头人、上海市曙光学者等荣誉。

撰稿：原文作者

编辑：GreenChE编辑部