【儀表網 研發快訊】近年來，圓偏振發光與上轉換發光的融合吸引了科學家們的廣泛關注。這種獨特的上轉換圓偏振發光現象，可以將未極化的低能光子轉化為具有圓偏振特性的高能光子的反斯托克斯光學，為光學材料、生物醫學成像以及量子信息處理等諸多前沿領域注入了無限可能。目前，這一現象已經在三重態-三重態湮滅上轉換、雙光子吸收以及上轉換納米粒子等體系得以實現。相較之下，稀土配合物的分子上轉換因其可控合成、精確的結構以及良好的溶解度而同樣備受矚目。然而，由于上轉換發光效率低以及稀土中心的立體化學難以精確控制，鑭系超分子體系上轉換圓偏振發光目前仍未見報道。
 

　　近日，中國科學院福建物質結構研究所結構化學全國重點實驗室孫慶福研究員團隊首次在稀土超分子體系實現了上轉換圓偏振發光。利用C2對稱性的手性配體LR/S與Ln3+離子立體選擇性自組裝，成功構建了具有ΔΔΔΔ或ΛΛΛΛ金屬立體中心的四面體籠Ln4(LR/S)6。研究發現，超分子自組裝過程有效限制了分子內配體的取向、距離和振動，使得四面體籠的磷光源自分子內配體-配體之間的耦合所形成的多聚態的集體貢獻。巧妙的是，配體多聚體的三線態能級不僅與典型的Ln3+離子(如Eu3+、Sm3+)的激發態能級匹配，而且與兩個Yb3+離子在上轉換發光中所能達到的準虛擬能級精準匹配。因此，在980 nm激發下，異金屬(Yb/Eu)4(LR/S)6和(Yb/Sm)4(LR/S)6配合物在室溫溶液中通過多聚體三線態介導的協同敏化上轉換途徑分別實現了Eu3+的紅光和Sm3+橙光發射。三線態介導上轉換發光具有能級匹配、激發態壽命長、上轉換量子產率高等優勢，進而首次在稀土超分子(Yb/Eu)4(LR/S)6體系實現了Eu3+的上轉換圓偏振發光(glum = 10-2)。
 

　　本研究為上轉換圓偏振發光材料的設計提供了一種新的方法，為手性稀土功能材料的開發開辟了新的途徑。相關研究成果以Communication形式發表在CCS Chemistry，文章第一作者是段小芳博士后，通訊作者是郭小青副研究員和孫慶福研究員。本工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的經費支持。
 

圖1. 多聚體三線態介導上轉換圓偏振發光示意圖