"基于杂环敏化剂的铽(III)配合物冷绿光发射行为与计算研究：光物理特性及半导体应用探索"

本研究针对稀土配合物直接激发效率低的问题，通过液相辅助研磨法合成新型铽(III)-杂环敏化剂配合物，结合FTIR/NMR表征和DFT计算，证实其549 nm强绿光发射（5D4→7F5跃迁）及2.63 eV窄带隙特性，兼具抗氧化/抗菌活性，为OLED、激光器件及生物医学应用提供新材料。

　　

在光电材料与生物医学交叉领域，稀土配合物因其独特的f-f跃迁特性备受关注。然而，铽(III)离子固有的弱振荡强度（Laporte禁阻）导致直接激发效率低下，严重制约其在有机发光二极管（OLED）和生物探针等领域的应用。传统β-二酮类配体虽能通过"天线效应"增强发光，但溶剂水分子中的高能O-H振动会淬灭荧光，且系统性的能带结构研究与生物活性探索仍存空白。

针对这些挑战，马哈希·达亚南德大学的研究团队创新性地采用1-乙基-6-氟-1,4-二羟基-4-氧代-7-(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸（L）为主配体，结合五种氮杂环辅助配体，通过液相辅助研磨法构建了六个Tb³⁺配合物（A₁-A₆）。研究综合运用粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）和电子能谱（EDAX）解析微观结构，通过近红外（NIR）吸收光谱计算Judd-Ofelt参数，并采用密度泛函理论（DFT）模拟能带结构。生物活性方面，采用DPPH自由基清除实验和分子对接验证功能特性。

材料与仪器
研究使用Sigma-Aldrich提供的Tb(NO₃)₃·6H₂O和五种氮杂环配体，通过元素分析确认配合物组成，热重分析（TGA）显示材料在263°C内保持稳定。

元素分析与形貌研究
SEM显示配合物呈纳米片状结构，EDAX证实Tb含量达11.73%。PXRD衍射峰表明晶体结构有序，而DFT计算的2.63 eV带隙与反射光谱测得的2.65 eV高度吻合，提示半导体应用潜力。

光物理特性
固态样品在549 nm处呈现最强发射（⁵D₄→⁷F₅），三元配合物A₂量子产率达38%，优于二元体系A₁（27%）。Judd-Ofelt参数Ω₂=8.91×10^-20 cm²表明配体场不对称性强，而1.92 ms的辐射寿命满足激光器件需求。

生物活性
配合物对金黄色葡萄球菌的抑菌圈达24 mm，DPPH清除率最高达79%，分子对接显示配体与DNA旋转酶结合能达-9.8 kcal/mol，揭示抗菌机制。

该研究通过分子设计解决了稀土配合物发光效率与稳定性的矛盾，实验证实新型Tb³⁺配合物兼具优异的光电性能（色纯度96%，CCT 5200K）和生物活性。DFT计算与实验数据的相互验证为材料设计提供新范式，其窄带隙特性拓展了在柔性电子和光催化领域的应用可能。工作发表于《Journal of Molecular Structure》，为多功能稀土材料的开发树立了新标杆。