中国科学院长春应用化学研究所康传清课题组巧妙地设计了一系列具有“L”型构象的手性萘双亚胺（NDI）衍生物，这类衍生物在固体状态下形成离散二聚体的自组装结构，从而表现出高的荧光量子产率和圆偏振发光（CPL）性能。 1,4,5,8-萘双亚胺（NDI）具有优异的化学和热稳定性、分子平面结构以及π酸性，这些特点使其作为功能材料被广泛用于发光、生物传感和半导体等领域。然而，与大多数有机芳香族化合物类似，由于聚集诱导淬灭（ACQ）效应，NDI在固体状态时的荧光量子产率非常低（ФFL< 10%），这极大限制了NDI作为荧光材料的应用。此外，具有圆偏振发光（CPL）性能的有机功能材料被广泛地应用于3D显示和其他光电子设备中。评估CPL发光材料性能的因素主要有两个——发光效率和不对称因子（g值），目前的研究报道多关注该类材料g值的提升，发光效率往往被忽略。这主要是因为很难同时获得具有高发光效率和高g值的CPL材料，而获得具有高荧光量子产率和CPL性能的NDI衍生物更是难上加难。
在此背景下，中国科学院长春应用化学研究所康传清课题组通过简单且巧妙的分子设计和自组装结构的构建获得了一系列具有高发光效率和CPL性能的NDI衍生物。这类NDI衍生物表现出了最高56.8%的荧光量子产率，该值是目前该类材料中所报道的最高值。发光效率的提高主要归因于离散二聚体结构的形成，两个分子以NDI平面平行排列构成离散二聚体，离散二聚体之间以近90度夹角进一步堆积。这种独特的离散二聚体及其堆积方式，避免了分子间的连续排列，削弱了ACQ效应，处于垂直排列的二聚体中分子间的电荷转移也大幅度地提高了材料的发光效率。手性的引入使得离散二聚体中的两个分子错位排列，表现出优异的CPL性能（g值为5x10-3）。这类NDI衍生物在不同浓度下与水混合物，离散二聚体进一步组装可形成微米尺度上的长方体棒状结构或空心方管状结构。 这项研究工作打破了NDI衍生物发光效率低的固有观念，同时为基于NDI的有机荧光材料在分子设计、自组装结构的构建和发光材料的应用等方面提供了一种新的思路。 论文信息 Chiral Naphthalenediimides with High-Efficiency Fluorescence and Circularly Polarized Luminescence in the Solid State Yuping Gao, Liangpeng Wang, Xiaoye Ma, Rizhe Jin, Chuanqing Kang, Lianxun Gao Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202202476
