通过Scholl反应解锁二苯并噻吩体系的室温磷光特性

研究人员针对金属/卤素有机材料难以实现室温磷光(RTP)的难题，通过Scholl反应构建蝶形二苯并噻吩衍生物体系。该研究开发了基于Suzuki-Miyaura偶联的简便合成路线，获得具有4.7×10-5 cm2 V-1 s-1空穴迁移率的材料，在Zeonex薄膜中实现27.5%量子产率及深蓝至暖白光可调发射，首次证实非环化前体无法产生RTP，为柔性光电设备开发提供新策略。

　　

在有机光电材料领域，金属/卤素体系实现室温磷光(RTP)往往依赖重金属原子的强自旋轨道耦合(SOC)，这既增加成本又限制生物相容性。二苯并噻吩(DBT)虽因硫原子孤对电子具备SOC潜力，但传统扭曲结构如2,5-二苯基噻吩因ΔE_ST(单重态-三重态能隙)过大难以产生RTP。如何通过分子设计解锁纯有机体系的磷光特性，成为开发环保型光电材料的关键瓶颈。

西班牙加泰罗尼亚理工大学(Universitat Politècnica de Catalunya)的Jaume Garcia-Amorós团队在《Dyes and Pigments》发表研究，提出通过Scholl反应构建刚性π扩展核心的创新策略。研究人员以四溴噻吩为起点，通过Suzuki-Miyaura偶联引入苯基、甲氧基等取代基，再经分子内Scholl环化反应合成系列蝶形二苯并[9,10-b:9',10'-d]噻吩衍生物2a-2g。关键技术包括时间飞行法(TOF)测量电荷迁移率、低温(77 K)THF溶液磷光验证、以及Zeonex基质中的氧敏感发射测试。

【合成设计】
通过四重Suzuki偶联构建前体1a-1g后，Scholl反应将分子刚性提升至关键阈值。对比实验显示，非环化前体1系列完全丧失RTP能力，证实分子平面性对三重态收获的决定作用。

【电荷传输性能】
空穴迁移率测试表明，未取代核心2a具有5.96 eV超高电离势，而4-(二苯氨基)苯基修饰的2g将其降至4.83 eV，接近金电极功函数(5.1 eV)，为有机场效应晶体管(OFET)应用铺路。

【光物理特性】
固态薄膜中2a展现深蓝光发射(Φ_PL=27.5%)，甲氧基修饰的2d则产生天蓝色偏移。最具突破性的是在Zeonex薄膜中观察到从深蓝(空气)到暖白(真空)的氧敏感RTP转变，寿命达微秒级，这源于硫原子促进的系间窜越(ISC)和刚性骨架对非辐射跃迁的抑制。

该研究首次阐明Scholl反应构建的分子刚性对解锁纯有机RTP的核心作用，所开发材料兼具4.7×10^-5 cm² V^-1 s^-1空穴迁移率与氧敏感发光特性，为多功能光电材料设计提供新范式。其环境响应型发光特性在生物成像、加密防伪领域展现出独特优势，而金属/卤素-free特性更符合可持续发展需求，标志着有机半导体(OSC)向实际应用迈出关键一步。