近期，我校化学与化工学院吴宏伟研究员和材料科学与工程学院陈丰坤研究员在多状态热激活延迟荧光分子体系研究方面取得进展，相关研究成果以《高效长波长多状态热激活延迟荧光分子体系的构建》（Bright Long‐Wavelength Multi‐State TADF Emitters）为题发表在国际化学类顶级期刊《德国应化》（Angewandte Chemie International Edition）。吴宏伟和陈丰坤为共同通讯作者，第一通讯单位为东华大学，文章第一作者为化工学院博士生单雪茹和材料学院博士生路秀芹。

当前高亮度的热激活延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence，TADF）材料已被广泛报道，但能够实现明亮的多状态TADF发光效果的材料体系仍鲜见报道。此外，目前已报道的多状态发光材料主要集中在蓝色或绿色，能够实现长波长如红色或近红外区发光的体系相对较少。因此，构建兼具可见光激发、长波长发射以及高效多状态发光的有机TADF分子仍面临巨大挑战。本研究设计合成了一系列V形结构的D-A-D型发光分子，该类分子以缺电子基团苯并噻二唑及富电子基团三苯胺或咔唑为构建单元，同时引入长烷基链（图1）。

图1 多态D-A-D型TADF分子的设计策略

该系列分子在稀溶液中展现出明亮的橙红色发光。实验结果表明，邻位二取代的V形结构有效地整合分子内氢键和分子内电荷转移（ICT）效应。V形结构可促使形成多个分子内氢键，而ICT效应则显著松弛了激发态下的分子构象。在可见光激发下，该分子设计策略提高了分子构象的规整性，增强了溶液中分子的平面性，有效抑制了非辐射衰减过程，从而实现了溶液态的高效发光（图2）。

图2 不同分子在溶液态的光谱及构象研究

在聚集态中，特殊的V形结构和长烷基链使得这些发光分子保持了扭曲的构象和交错堆叠，从而有效抑制了不利于高效发光的分子间紧密面对面π-π堆积。此外，多重分子间相互作用也确保了这些分子具有明亮的聚集态TADF发光性能（图3）。

图3 不同分子在固态下的发光及构象堆积模式研究

理论计算可知，合适自旋轨道耦合常数（SOC）以及较小的△E_ST（单三线态能带隙）保证了分子的TADF过程（图4）。该类多状态TADF发光材料还表现出优异的生物应用潜能。纳米粒子A2-NPs在细胞成像中展现出抗浓度的稳定成像性能。而纳米粒子A1-C-NPs在蓝光激发下可有效产生¹O2，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的杀菌效果（图5）。

图4 理论计算

图5 一系列高效、多态、长波长TADF分子的生物应用

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202507793