在一维配位聚合物中实现Yb³⁺诱导的明亮配体上转换发光
日期：
2025-03-17
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上转换发光（Up-conversion Luminescence, UCL）是一种将低能量光子转化为高能量光子发射的非线性光学现象。三价镧离子（Ln3+）掺杂的上转换纳米颗粒，因其低声子能量特性，在光学成像、激光技术、肿瘤治疗及信息编码等前沿领域展现出广泛的应用前景。尽管如此，这些材料的发光功能性仍受限于表面工程的不足和结构变化的单一性。镧系配位聚合物（Ln-CPs）通过其重复配位单元在特定方向上的能量迁移，在发光动力学中展示出协同作用从而具有卓越的发光性能。与纳米颗粒相比，Ln-CPs的结构可调性和易修饰性使其在功能发光领域具有显著优势，为UCL材料的开发提供了创新性的思路。然而，当前对Ln-CPs中UCL能量转移的研究多集中于金属离子，而具有功能发光的配体的作用多局限于构建刚性结构以减少Ln3+离子的分子振动猝灭。相比之下，Ln3+诱导的配体UCL发射却被忽视，尽管稀土离子诱导的配体上转换发光不仅可以扩充Ln-CPs发光材料的种类，而且可以有效地解决传统有机UCL机制的固有局限性，如Stokes位移小、近红外激发困难以及光稳定性差。近日，厦门大学龙腊生教授（点击查看介绍）团队提出，利用在490 nm附近具有宽带隙和强吸收的有机配体与Yb3+构建配位聚合物，由于有机配体有望吸收Yb3+激发的双光子能量，从而实现协同UCL过程。此外，为了实现有机配体卓越的UCL特性，将适当量Y3+等非发射离子掺杂到Ln-CP中避免Yb3+敏化剂间能量迁移引起的猝灭效应。基于此研究思路，该团队利用9-芴酮-2-羧酸（FCA）与镧系离子合成了一系列一维Ln-CPs [Y₂-₂ₓYb₂ₓ(FCA)₆]ₙ (x = 0,1, 1；x = 0.2, 2；x = 0.5, 3；x = 0.7, 4；x = 0.9, 5；x = 1, 6)，并实现了Yb3+离子对FCA的UCL操控。值得一提到是，化合物4不仅是第一个在Yb3+协同敏化控制的配体中具有明亮UCL发射的Ln-CPs，其绝对UCQY (0.003%) 也是此类配合物中观察到的最高的。这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。该研究工作在论文通讯作者、厦门大学龙腊生教授的指导下完成，实验合成和表征工作由厦门大学博士张铭烜（第一作者）完成。这一研究工作主要得到国家自然科学基金（92161203和92361301）的支持。
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