金屬配合物低維晶體研究新進展

低維有機晶態材料具有規整度高和結構缺陷少的特點，是揭示材料本徵特性和構築高性能光電器件的最佳選擇之一，近年來在有機半導體電子學和納米光子學等方面取得重要應用。考慮有機分子的組裝特點，通常使用具有較強分子間作用力的平面型有機分子來製備高規整度的低維晶體。相比較，釕、銥等過渡金屬配合物雖然被廣泛用於多種光電領域，但因其溶解性較差和分子結構非平面型的特點，相關低維晶態材料的可控制備鮮有報道。

在國家自然科學基金委和中國科學院先導項目支持下，中科院化學研究所光化學實驗室姚建年/鍾羽武研究團隊近年來在光功能金屬配合物的設計合成與光電性能方面開展了系統性工作（J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 4058;Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 9192;Coord. Chem. Rev.2016, 312, 22;Sci. China Chem.2017, 5, 583）。在此基礎上，他們近期選取兩種結構和溶解度相似的金屬銥、釕光功能配合物作為能量給、受體，製備了雙組份均勻摻雜或異質結納米棒晶體，實現高效三線態能量轉移和微納尺度下多級組裝過程的原位觀察（J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 4269-4278）。

最近，科研人員通過溶液再沉澱法成功製備了甲基化苯基吡啶金屬銥配合物的高質量一維管狀微納晶體，並進一步通過晶體摻雜，得到了兩種不同銥配合物的二元能量轉移晶體，實現聚集發光淬滅(ACQ)受體的光放大和微納尺度溫度響應功能。研究表明，當受體的摻雜量為0.2%時，此類晶體可以實現接近80%的三線態能量轉移效率和800倍以上的受體磷光放大。在常溫時，晶體表現出受體的紅色磷光，固態量子產率達到40%。隨著溫度的降低，晶體的激子能量轉移受到抑制，給體的綠色發光重新被激活，實現微納尺度下發光顏色變化的原位調控與溫敏監測。該工作表明了過渡金屬配合物在低維晶體製備與光功能方面的獨特應用，並為三線態激子能量轉移的機制研究提供重要信息（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7820-7825）。

圖：基於金屬配合物低維晶體的光放大與溫度響應

來源：中國科學院化學研究所

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