最新Nature:鑭摻雜無機納米顆粒點亮分子三線態激子

【引言】

分子和雜化體系中的三線態激子的產生、控制和轉移持續引發著人們的高度關注，這是因為這類激子能夠在固態和溶液相中展現出長壽命和大擴散長度等特點，對于發光、光電以及光催化等領域來說意義重大。然而，分子三線態激子卻不能直接在自旋為零的基態和自旋為一的三線態之間直接發生光躍遷，通常只能借助于重金屬基自旋軌道耦合或者單-三線態分裂能等策略進行控制。而這些策略對性能和分子結構存在著諸多限制，不利于對三線態動力學的進一步研究和理解。

【成果簡介】

劍橋大學的鄧人仁、Akshay Rao以及新加坡國立大學的劉小鋼（共同通訊作者）等人發表文章闡釋了通過有機分子和鑭摻雜無機絕緣納米顆粒耦合策略控制三線態動力學的可能性。研究介紹，這一策略允許傳統的基態單線態-激發三線態的禁阻躍遷獲得振子強度（oscillator strength），從而可通過光子吸收直接產生三線態。研究顯示，光產生的單線態激子可在亞10皮秒時間尺度內轉變成三線態激子，并且三線態激子在鑭系離子的作用可進行能量轉移，從而實現對三線態激子的發光富集。此外，研究還發現在鑭系納米顆粒-分子雜化系統中由近紅外光激發產生的三線態激子能夠通過鑭-三線態激發融合進行高效的上轉換過程。綜合以上結果，文章認為該工作為控制三線態激子的研究開辟了新的道路。2020年11月25日，相關成果以題為“Lanthanide-doped inorganic nanoparticles turn molecular triplet excitons bright”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1鑭摻雜納米晶耦合的三線態激發

圖2 有機分子-鑭摻雜納米顆粒耦合體系中的超快系間竄躍現象

圖3從分子到納米顆粒的三線態能量轉移

圖4 納米顆粒-分子混合物中的鑭-三線態激發融合上轉換現象

文獻鏈接：Lanthanide-doped inorganic nanoparticles turn molecular triplet excitons bright（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2932-2）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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