近紅外發(fā)光高分子材料因其兼具近紅外光發(fā)射與高分子的柔性、可大面積溶液加工等特點，在光電通訊和生物成像等領域具有廣闊的應用前景。傳統(tǒng)近紅外發(fā)光高分子材料的設計思路是通過將給電子單元（D）與拉電子單元（A）交替共聚制備D-A型共軛高分子減小帶隙。雖然D-A型窄帶隙共軛高分子在近紅外有機發(fā)光二極管（NIR-OLED）中已經(jīng)有了成功的應用，但是由于帶隙顯著減小導致的非輻射能量損失指數(shù)級的增長，導致常見的D-A型高分子表現(xiàn)出寬的光譜發(fā)射（半峰寬100-150 nm）與低熒光量子效率（＜ 0.2），限制了該類材料作為高效近紅外發(fā)光材料的應用潛力。
圖一. D-A型共軛高分子與本工作的有機硼均聚高分子
近期，中國科學院長春應用化學研究所劉俊研究員團隊報道合成了一類有機硼共軛均聚高分子材料，該類高分子實現(xiàn)了近紅外光發(fā)射、窄發(fā)光譜帶以及高熒光量子效率的特點。其策略是通過構筑具有分子內(nèi)D-A效應的大位阻均聚高分子，紅移發(fā)射光譜，抑制高分子聚集。
該工作中，通過將硼上的氟取代基團替換為強給電子性質(zhì)的二苯醚取代基，通過分子內(nèi)D-A效應使得單元自身紅移光譜，同時二苯醚與分子骨架平面正交產(chǎn)生空間位阻效應抑制分子聚集。此外，在氮原子上引入不同給電子能力烷基取代，進一步加強分子內(nèi)D-A效應調(diào)控光譜。高分子均聚物通過經(jīng)典的Yamamoto偶聯(lián)反應獲得，剛性的高分子骨架結構減小扭轉使得高分子具有小的非輻射能量損失。作為結果，均聚高分子PB-FPO表現(xiàn)出750 nm的近紅外發(fā)射，半峰寬50 nm，溶液態(tài)熒光量子效率達70%，基于該高分子制備其光轉換器件，可以將610 nm的入射光完全轉變?yōu)?/span>750 nm出射光，器件外量子效率為1.8%（圖二）。
圖二. 高分子PB-FPO分子結構與薄膜發(fā)射光譜；光轉換器件示意圖
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c02370
