通过对称性工程实现的双π-螺旋纳米石墨烯中超长荧光现象

双π-螺旋纳米石墨烯手性核心设计策略显著提升磷光性能及其余辉持续时间，机理涉及高对称性PAHs的三重协同效应：抑制辐射跃迁、降低辐射衰减和非辐射损耗。该材料实现5.5秒磷光寿命和45秒余辉，并展现可调旋光特性，为长寿命磷光材料开发提供新范式。

　　

摘要

开发长寿命有机荧光材料在精确控制三重态激子发射过程方面面临重大挑战。本文提出了一种创新的设计策略，通过将手性环辛六苯（COTh）核心与多种多环芳烃（PAHs）结合，制备出一类新型的双π螺旋纳米石墨烯（8–10）。该过程包括依次进行Knoevenagel缩合、Diels–Alder [4 + 2]环加成反应以及最终的Scholl脱环反应，其中使用菲醌二聚体3作为关键的手性构建单元。通过系统地改变PAH亚单元的对称性（从C₂到C_2v再到D_6h），我们获得了显著的橙红色荧光，其发光寿命（τ_p）在77 K时可达5.5秒，余辉持续时间最长可达45秒，尤其是含有高度D_6h对称性的六苯并冠烯（HBC）结构的10。这种优异的性能源于高对称性、刚性PAHs的三种协同效应：(1) 由于Clar的π六重规则禁止的对称性禁戒跃迁，S₁→S₀辐射速率（k_f）显著降低；(2) 三重态辐射衰减极慢（k_p）；(3) 非辐射耗散（k_nr）最小化。这些双π螺旋纳米石墨烯还表现出可调的手性光学特性，其中9的吸收不对称因子（|g_{abs|）为0.011，而10的Cotton效应（Δε）高达457 M^?1 cm^?1。这项研究为手性余辉材料的分子设计提供了宝贵的见解。}

图形摘要

我们提出了一类新型的双π螺旋纳米石墨烯，其核心为手性环辛六苯，并与多种多环芳烃结合。这种创新设计利用Clar的π六重规则禁止的对称性跃迁，实现了超长荧光效应。例如，D_6h对称性的六苯并冠烯衍生物10在77 K时表现出显著的橙红色发光，发光寿命为5.5秒，余辉持续时间为45秒。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。