辐照聚二亚苯基邻苯二甲酸酯薄膜在低温条件下的复合发光机制研究

本文聚焦聚二亚苯基邻苯二甲酸酯（PDPh）薄膜在低温下的复合发光（LTL）动力学，揭示了其三重态激发态通过空间分离离子自由基态（SIRS）重组辐射失活的机制。研究通过DFT计算（B97-2/6-311+G(d,p)）确定三芳基甲基（TAM）阴离子自由基的电子陷阱深度（ETD=2.66 eV）及机械弛豫能垒（Ea=14.7–15.0 kJ·mol?1），为分子电子学（moletronics）和光学材料设计提供理论依据。

　　

亮点

辐照聚二亚苯基邻苯二甲酸酯（PDPh）薄膜在低温下的发光现象，源于聚合物链中三重态激发二亚苯基（DP）片段通过空间分离离子自由基对（SIRS）重组的辐射失活过程，发射波长位于可见光区（λ_max≈550 nm）。

结果与讨论

低温（77 K）下，聚合物骨架的机械振动被显著抑制，使得SIRS更稳定地紧密排列，从而增强发光强度。电子转移（ET）速率常数（k_ET）受三重态TAM阴离子自由基的电子陷阱深度（E_TD=2.66 eV）、重组物种间距（r=11–16 ?）及机械弛豫能垒（E_a=14.7–15.0 kJ·mol^?1）共同调控。DFT计算显示，羧酸根离子旋转能垒（16.0–17.9 kJ·mol^?1）与实验值高度吻合，证实了聚合物骨架弛豫对SIRS重组的关键作用。

结论

聚芳基邻苯二甲酸酯（PAPh）的高热稳定性和可见光区复合发光特性，使其成为研究聚合物光物理机制的理想模型。本研究通过低温发光动力学分析，揭示了SIRS重组的多指数衰减规律与电子转移过程的构效关系，为开发新型光学传感器和紫外辐射探测材料奠定基础。