【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近年來，圓偏振發(fā)光與上轉(zhuǎn)換發(fā)光的融合吸引了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。這種獨(dú)特的上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光現(xiàn)象，可以將未極化的低能光子轉(zhuǎn)化為具有圓偏振特性的高能光子的反斯托克斯光學(xué)，為光學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)成像以及量子信息處理等諸多前沿領(lǐng)域注入了無限可能。目前，這一現(xiàn)象已經(jīng)在三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換、雙光子吸收以及上轉(zhuǎn)換納米粒子等體系得以實(shí)現(xiàn)。相較之下，稀土配合物的分子上轉(zhuǎn)換因其可控合成、精確的結(jié)構(gòu)以及良好的溶解度而同樣備受矚目。然而，由于上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率低以及稀土中心的立體化學(xué)難以精確控制，鑭系超分子體系上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光目前仍未見報(bào)道。
 

　　近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫慶福研究員團(tuán)隊(duì)首次在稀土超分子體系實(shí)現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光。利用C2對(duì)稱性的手性配體LR/S與Ln3+離子立體選擇性自組裝，成功構(gòu)建了具有ΔΔΔΔ或ΛΛΛΛ金屬立體中心的四面體籠Ln4(LR/S)6。研究發(fā)現(xiàn)，超分子自組裝過程有效限制了分子內(nèi)配體的取向、距離和振動(dòng)，使得四面體籠的磷光源自分子內(nèi)配體-配體之間的耦合所形成的多聚態(tài)的集體貢獻(xiàn)。巧妙的是，配體多聚體的三線態(tài)能級(jí)不僅與典型的Ln3+離子(如Eu3+、Sm3+)的激發(fā)態(tài)能級(jí)匹配，而且與兩個(gè)Yb3+離子在上轉(zhuǎn)換發(fā)光中所能達(dá)到的準(zhǔn)虛擬能級(jí)精準(zhǔn)匹配。因此，在980 nm激發(fā)下，異金屬(Yb/Eu)4(LR/S)6和(Yb/Sm)4(LR/S)6配合物在室溫溶液中通過多聚體三線態(tài)介導(dǎo)的協(xié)同敏化上轉(zhuǎn)換途徑分別實(shí)現(xiàn)了Eu3+的紅光和Sm3+橙光發(fā)射。三線態(tài)介導(dǎo)上轉(zhuǎn)換發(fā)光具有能級(jí)匹配、激發(fā)態(tài)壽命長、上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而首次在稀土超分子(Yb/Eu)4(LR/S)6體系實(shí)現(xiàn)了Eu3+的上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光(glum = 10-2)。
 

　　本研究為上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光材料的設(shè)計(jì)提供了一種新的方法，為手性稀土功能材料的開發(fā)開辟了新的途徑。相關(guān)研究成果以Communication形式發(fā)表在CCS Chemistry，文章第一作者是段小芳博士后，通訊作者是郭小青副研究員和孫慶福研究員。本工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
 

圖1. 多聚體三線態(tài)介導(dǎo)上轉(zhuǎn)換圓偏振發(fā)光示意圖