【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，吉林大學(xué)物理學(xué)院高壓與超硬材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/綜合極端條件高壓科學(xué)中心鄒勃教授團(tuán)隊(duì)楊新一教授課題組與中科院大連化學(xué)物理研究所田文明教授、吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院白福全教授等人合作，在金屬-有機(jī)框架(MOFs)材料的多色可調(diào)熒光/磷光領(lǐng)域取得重要突破。通過壓強(qiáng)工程調(diào)控鎘基金屬-有機(jī)框架(MOFs)材料的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)單組份MOFs材料Cd(BDC)(DMF)的高效多色可調(diào)熒光/磷光發(fā)射。相關(guān)成果以“Space-Confined Charge Transfer Turns on Multicolor Emission in Metal-Organic Frameworks via Pressure Treatment”為題發(fā)表在《Nature Communications》(Nat. Commun. 2025, 16, 4166)上。
 

　　多色可調(diào)發(fā)光材料因其在顯示器件、動(dòng)態(tài)防偽、智能傳感以及生物成像等領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值而備受關(guān)注。MOFs材料憑借其動(dòng)態(tài)可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)、可定制的功能基元，以及豐富的電子躍遷模式，為構(gòu)建智能響應(yīng)型發(fā)光材料提供了獨(dú)特的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)。然而，在單組分本征發(fā)光MOFs體系中，如何精準(zhǔn)調(diào)節(jié)分子構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)弛豫過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長(zhǎng)和強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)調(diào)控一直是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。此前，楊新一教授課題組基于壓強(qiáng)處理工程成功實(shí)現(xiàn)了MOFs材料的單色熒光增強(qiáng)(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210836; Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2300109)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)MOFs材料藍(lán)色發(fā)光并截獲(Adv. Mater. 2023, 35, 2211729)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)MOFs材料多色發(fā)光并截獲(Adv. Mater. 2024, 36, 2403281)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)MOFs材料雙熒光態(tài)的非摻雜白光并截獲(Nano Lett. 2024, 24, 9898-9905)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)非摻雜MOFs材料熒光磷光雙發(fā)射白光并截獲(Nat. Commun. 2025, 16, 696)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)有機(jī)小分子白光發(fā)射并截獲(Nat. Commun. 2024, 15, 7778)、壓強(qiáng)誘導(dǎo)有機(jī)小分子藍(lán)光發(fā)射并截獲(Laser & Photonics Rev., 2025, 19, 2401537; Laser & Photonics Rev., 2025 19, 2401173)。基于前期對(duì)材料光物理過程的有效調(diào)控，如何利用壓強(qiáng)處理工程在常壓下實(shí)現(xiàn)材料多色可調(diào)且高效的發(fā)光，一直是團(tuán)隊(duì)追求的目標(biāo)。
 

　　在本工作中，楊新一教授課題組選擇以具有雙配體構(gòu)型的Cd(BDC)(DMF)材料為研究對(duì)象，利用壓強(qiáng)處理實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移向短程電荷轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而在常壓下開啟高效的多色可調(diào)熒光/磷光發(fā)射。原位高壓光譜表征與第一性原理計(jì)算分析表明，壓強(qiáng)處理顯著增強(qiáng)MOFs框架中氫鍵相互作用，并實(shí)現(xiàn)配體間電荷轉(zhuǎn)移從長(zhǎng)程到短程的空間限域。增強(qiáng)的氫鍵有效地提高了框架的剛性，限制了非輻射躍遷能量損耗。空間限域的電荷轉(zhuǎn)移不僅具有更強(qiáng)的輻射躍遷振子強(qiáng)度，表現(xiàn)出更小的單重態(tài)-三重態(tài)能隙，還布局于空間取向相互垂直的配體，實(shí)現(xiàn)自旋-軌道電荷轉(zhuǎn)移系間竄越大幅增強(qiáng)。通過多級(jí)壓強(qiáng)處理調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，有效調(diào)節(jié)自旋-軌道電荷轉(zhuǎn)移系間竄越，成功實(shí)現(xiàn)熒光-磷光占比的精準(zhǔn)調(diào)控。此工作利用不同程度的壓強(qiáng)處理在環(huán)境條件下開啟了Cd(BDC)(DMF)高效的藍(lán)-綠-白光發(fā)射，為環(huán)境條件下高效多色發(fā)光材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了新策略。
 

圖：通過壓強(qiáng)處理工程開啟Cd(BDC)(DMF)的高效多色可調(diào)熒光/磷光發(fā)射。
 

　　吉林大學(xué)物理學(xué)院高壓與超硬材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張婷博士后和中科院大連化學(xué)物理研究所尹延峰博士后為本文的共同第一作者，本文通訊作者為吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/綜合極端條件高壓科學(xué)中心楊新一教授、鄒勃教授、中科院大連化學(xué)物理研究所田文明教授和吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院白福全教授。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助，同時(shí)也得到了上海光源同步輻射BL15U1線站和國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施-綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置B1和B2線站的大力支持。