簇發(fā)光與團(tuán)簇發(fā)光區(qū)別
近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員伍志鯤課題組與多個(gè)課題組合作，在發(fā)光機(jī)制研究中取得進(jìn)展。團(tuán)簇間距離相關(guān)的激發(fā)電子非輻射轉(zhuǎn)移機(jī)制，能夠解釋晶體誘導(dǎo)發(fā)光減弱現(xiàn)象、聚集誘導(dǎo)發(fā)光淬滅（ACQ）和聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）現(xiàn)象。
研究材料發(fā)光現(xiàn)象具有重要的理論價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，長期得到學(xué)界的關(guān)注。一些傳統(tǒng)有機(jī)染料存在ACQ現(xiàn)象。中科院院士唐本忠于2001年發(fā)現(xiàn)了相反的現(xiàn)象——AIE現(xiàn)象，這開啟了相關(guān)材料的研究和實(shí)際應(yīng)用。研究人員利用結(jié)構(gòu)的區(qū)別，解釋AIE和ACQ現(xiàn)象，認(rèn)為當(dāng)有機(jī)物中存在平面結(jié)構(gòu)可形成強(qiáng)的分子間π···π重疊時(shí)，導(dǎo)致ACQ現(xiàn)象；當(dāng)有機(jī)物結(jié)構(gòu)扭曲、分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)受限時(shí)，導(dǎo)致AIE現(xiàn)象。
AIE和ACQ針對(duì)聚集態(tài)和非聚集態(tài)而言。2017年，伍志鯤課題組發(fā)現(xiàn)了同為聚集態(tài)的晶體團(tuán)簇的發(fā)光比無定形態(tài)的弱，而隨后其他課題組在團(tuán)簇研究中報(bào)道了晶態(tài)誘導(dǎo)發(fā)光增強(qiáng)現(xiàn)象（CIEE）。CIEE現(xiàn)象可搬用現(xiàn)有的AIE機(jī)制來解釋，而CIPW不能用現(xiàn)有的ACQ機(jī)制來解釋，因?yàn)閳F(tuán)簇內(nèi)沒有類似的大平面結(jié)構(gòu)。如何解釋該現(xiàn)象？這些發(fā)光現(xiàn)象背后是否存在統(tǒng)一的解釋？解決這些問題的一種思路是得到同種團(tuán)簇的不同晶相排列結(jié)構(gòu)（團(tuán)簇粒子作為一個(gè)整體在晶體中的排列方式），通過比較它們的熒光強(qiáng)弱，探尋潛在規(guī)律。從該思路出發(fā)，研究人員通過調(diào)控晶相排列結(jié)構(gòu)，得到同種團(tuán)簇的不同晶相結(jié)構(gòu)（方形晶體Au60S8r和針狀晶體Au60S8n，圖1），發(fā)現(xiàn)團(tuán)簇間平均距離小的晶相結(jié)構(gòu)具有相對(duì)較弱的發(fā)光。
對(duì)于同種團(tuán)簇，是否團(tuán)簇間平均距離越小，發(fā)光越弱？為探究該問題，研究人員引入高壓手段以縮小團(tuán)簇間距離。原位測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨壓力增加，團(tuán)簇發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱（圖2a，c），且發(fā)射強(qiáng)度與壓力成負(fù)的指數(shù)關(guān)系（圖2e，f）。把壓力卸掉時(shí)，在一定范圍內(nèi)團(tuán)簇發(fā)光可恢復(fù)（圖2b，d），這證實(shí)固態(tài)團(tuán)簇的發(fā)光與團(tuán)簇間距離有關(guān)。為什么在一定范圍內(nèi)團(tuán)簇間距離越小，發(fā)光越弱？研究人員提出距離關(guān)聯(lián)的團(tuán)簇激發(fā)電子非輻射轉(zhuǎn)移機(jī)制，即在一定范圍內(nèi)，隨團(tuán)簇間距離減小，激發(fā)態(tài)電子除在團(tuán)簇內(nèi)非輻射轉(zhuǎn)移之外，在團(tuán)簇間非輻射轉(zhuǎn)移也增強(qiáng)（圖3a），導(dǎo)致輻射能量相對(duì)減少，從而發(fā)光減弱。發(fā)光的強(qiáng)弱是輻射與非輻射角逐的結(jié)果，非輻射能量損失多，導(dǎo)致發(fā)光減弱；反之則導(dǎo)致發(fā)光增強(qiáng)。
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