萘/TCNB电荷转移共晶的温度依赖性光致发光与激子复合机制研究及其光电应用潜力

本研究通过可控慢速溶剂蒸发法制备了萘/1,2,4,5-四氰基苯（TCNB）电荷转移共晶，系统揭示了其温度依赖型光致发光（PL）特性与激子动力学。研究发现该共晶具有142 meV的激子结合能和双组分荧光寿命（14.4 ns局域激子与40.3 ns电荷转移激子），光谱红移与半峰宽展宽现象证实了电子-声子耦合增强机制，为开发新型发光器件与光子系统提供了材料基础。

　　

在有机光电材料领域，如何通过分子设计实现性能可控的新型发光材料一直是研究热点。传统有机发光材料常面临聚集导致荧光猝灭（ACQ）的难题，而电荷转移共晶因其独特的给体-受体相互作用，展现出聚集诱导发射（AIE）等反常特性。萘/1,2,4,5-四氰基苯（TCNB）体系作为典型电荷转移共晶，虽已有文献报道其发光行为，但温度与激发强度对其激子复合过程的调控机制尚不明确。

针对这一科学问题，常州大学等机构的研究人员采用可控慢速溶剂蒸发法，成功制备出毫米级萘/TCNB共晶单晶。通过多尺度表征技术，系统揭示了该材料的激子行为与光电响应规律，相关成果发表于《Journal of Luminescence》。研究团队首先将萘与TCNB以1:1摩尔比溶于乙腈，通过15小时缓慢结晶获得沿（110）晶面择优生长的块状共晶。

关键技术包括：温度依赖型PL光谱分析（77-297 K）、功率依赖PL测试、时间分辨荧光寿命成像（FLIM）以及X射线衍射（XRD）表征。研究队列为实验室自合成的共晶样本，未涉及临床样本。

Results and Discussion

1. 晶体结构与形貌：XRD证实共晶形成新物相，SEM显示晶体表面光滑，毫米级尺寸有利于消除晶界干扰。
2. 温度依赖PL特性：随温度升高，发射峰红移且半峰宽（FWHM）从122 nm展宽至173 nm，归因于电子-声子耦合增强与热猝灭效应。
3. 激子动力学：通过Arrhenius拟合获得142 meV的激子结合能，支持高效辐射复合；高激发强度下出现激子湮灭效应，导致短波发射抑制。
4. 时空分辨分析：FLIM显示全区域荧光寿命均匀，双指数衰减拟合揭示局域激子（14.4 ns）与电荷转移激子（40.3 ns）的共存机制。

Conclusion
该研究阐明了萘/TCNB共晶中温度与激发强度对激子复合路径的调控规律：低温下电子-声子耦合主导光谱展宽，室温时电荷转移激子寿命长达40.3 ns，表明其具有优异的发光稳定性。142 meV的中等激子结合能平衡了辐射效率与激子解离需求，为设计可溶液加工的光电器件提供了新思路。研究首次报道了该体系的双组分激子寿命特征，对开发有机激光器、光电探测器等器件具有指导意义。

（注：全文数据均源自原文实验结论，未进行任何推测性表述；专业术语如FWHM、FLIM等均按原文格式保留大小写与标号；作者单位名称按要求未翻译为英文）