突破传统路径：可见光激发的N-苯基咔唑衍生物晶体实现直接S0 →T1 跃迁室温磷光

针对有机室温磷光（RTP）材料依赖紫外激发及传统S0 →S1 →T1 路径的局限，研究人员通过设计含溴/极性基团的N-苯基咔唑衍生物晶体，首次在无可见光吸收条件下实现可见光（365-460 nm）激发的RTP现象，证实了直接S0 →T1 自旋禁阻跃迁的可行性，为开发新型可见光激发的有机磷光材料提供了新范式。

　　

在光功能材料领域，有机室温磷光（RTP）材料因其长寿命发光和大斯托克斯位移的特性备受关注，但传统RTP材料普遍依赖紫外光激发，且需通过S₀
→S₁
吸收和系间窜越（ISC）间接填充三重态（T₁
）。这一机制严重限制了材料在生物成像、防伪等可见光应用场景的潜力。更关键的是，自60年前理论预言直接S₀
→T₁
跃迁的可能性以来，实验上始终缺乏能通过肉眼观测到RTP的实证案例。

为解决这一难题，来自山东大学的研究团队另辟蹊径，选择N-苯基咔唑为母核，通过同步引入溴原子（增强自旋轨道耦合SOC）和氰基/氨基甲酰基（极化电子分布），设计出L2QnX、L2JnX等衍生物晶体。令人振奋的是，这些晶体在420-460 nm蓝光激发下，尽管缺乏可见光区吸收带且发射近紫外（NUV）荧光，仍能产生肉眼可见的RTP余辉。这一反常现象直接证明了三重态填充绕过了传统S₀
→S₁
→T_n
路径，而是通过增强的自旋禁阻S₀
→T₁
跃迁实现。该成果发表于《Dyes and Pigments》，为开发"非吸收型"可见光激发RTP材料开辟了新思路。

关键技术方法
研究采用核磁共振（NMR）和单晶X射线衍射表征分子结构，通过稳态/瞬态荧光光谱分析光物理行为，结合密度泛函理论（DFT）计算验证电子跃迁机制。所有晶体样本均来自两种9H-咔唑（商业CCZ与实验室合成LCZ）衍生物，通过溶液挥发法生长单晶。

研究结果

1. 分子设计与合成：通过Ullmann偶联等反应构建溴代-极性基团协同修饰的N-苯基咔唑衍生物，晶体结构显示分子间存在C-Br…π和氢键网络，形成刚性环境抑制三重态非辐射衰减。
2. 反常光物理现象：晶体在可见光激发下的RTP寿命达数百毫秒，但吸收光谱显示其S₀
   →S₁
   跃迁仅位于紫外区，排除传统ISC路径的可能性。
3. 机制验证：DFT计算表明溴原子将S₀
   →T₁
   振子强度提升至10^-6
   量级，极性基团则通过局域化前线轨道增强跃迁偶极矩。

结论与意义
该研究首次在N-苯基咔唑晶体中实现肉眼可见的直接S₀
→T₁
激发RTP，突破了对传统ISC路径的依赖。这种"激发光非吸收型"发光机制不仅刷新了对自旋禁阻跃迁的认知，更启示可通过"卤素-极性基团协同"策略定向设计新型可见光RTP材料。此外，研究还发现商业CCZ与合成LCZ衍生物均表现相似RTP特性，表明该策略对原料来源具有普适性，为工业化应用奠定了基础。未来，这一发现可能推动有机磷光材料在生物成像、光学存储等领域的革新应用。