近日，《美国化学会杂志》（JACS）发表了我校化学学院田禾院士、苏建华教授课题组和台湾大学周必泰教授课题组合作的研究成果“Excited-State Conformational/Electronic Responses of Saddle Shaped N, N-Disubstituted- Dihydrodibenzo [a, c] phenazines: Wide Tuning Emission from Red to Deep Blue and White Light Combination” (J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8509-8520)。
        深入了解有机功能发光体的激发态过程是一项非常具有挑战性的工作。共轭分子受光激发后，如果其激发态具有与基态差异很大的电子构型和/或结构，通常将表现出十分独特的光物理性质，例如较大的Stokes位移、多重发光及环境响应性发光等。最近，苏建华教授课题组张志云博士和黄伟博士等针对二氢二苯并吩嗪，通过溶剂的刚性化调控，观察到单一分子宽光谱发光调控（W. Huang, et al., Chem. Commun. 2015, 51, 4462-4464），由此，他们提出“振动诱导发光vibration induced emission”的新机制，然而，一个新概念需要细致而充分的实验数据去论证，因此，在进一步扩展分子体系和分子构型的同时，他们与国际知名的超快光谱科学家周必泰教授开展合作，张志云博士赴台湾大学与光谱学者携手经历近三年的深入探索，现在取得同行认可的初步结果，该JACS全文报道了一系列给体-受体结构的“马鞍形”吩嗪类化合物，它们表现出非常大的Stokes位移发射，并且这一反常现象不受溶剂极性影响。在激发态，“马鞍形”的分子构象会趋向平面化，同时伴随着电子云分布的改变，从而导致了其独特的光物理行为。该机制得到了极性、粘度及温度相关的稳态和超快时间分辨光谱的强力论证，通过飞秒超快光谱和反应势能面的计算模拟，初步建立了三步动力学过程：N,N-二取代-二氢二苯并[a,c]吩嗪类化合物受光激发后，首先发生分子内电荷转移，随后是极性稳定和分子骨架平面化的过程，扩展了二苯并[a,c]吩嗪结构的-离域面。在平面化的过程中，要克服由N,N-二芳基带来的立体位障，从而导致了一个局部最低能态，即中间态。因此，藉由初始电荷转移态，中间态和最终平面化态三种发光状态的结合，产生了令人感兴趣的异常的光谱现象。此外，通过外界环境的刚性化调控，N,N-二取代-二氢二苯并[a,c]吩嗪表现出多色发光，可以大波长范围的从红光调控到蓝光，并在适当条件下可以得到白光。这为今后设计新型单一分子宽光谱发光材料提供了一个全新的思路，依据“振动诱导发光vibration induced emission”的新机制而设计合成的扩展发光材料正在进行着深入研究。

        该工作主要由张志云博士等完成，并得到了田禾院士领衔的“973”研究计划、国家自然科学基金等项目的资助。