高性能有机发光材料广泛用于多色显示、防伪技术、信息加密和传感等重要领域。为了获得高效的发光材料，研究人员探索了多种设计策略，包括设计聚集诱导发光（AIE）分子，π-共轭分子和刺激响应分子等。除了这些策略外，近年来氢同位素在光功能材料和基础研究中的应用备受关注。然而，关于硼同位素效应对发光材料光物理特性的影响尚未得到深入研究。
近日，南京大学燕红教授、香港中文大学（深圳）唐本忠院士和江苏中医院许秦风副主任医师合作，以具有三维芳香性的硼簇（碳硼烷）作为研究硼同位素效应的理想对象，设计、合成了富含98% ¹⁰B和95% ¹¹B丰度的碳硼烷基发光材料，探讨了硼同位素效应对发光材料光物理性质的影响。
研究表明，与富含¹⁰B的发光材料相比，富含¹¹B的发光材料表现出显著提升的发光效率、延长的发光寿命和更窄的半峰宽。通过实验验证以及密度泛函理论（TD-DFT），揭示了硼同位素效应在调控光物理性质方面（如非辐射跃迁速率）的关键机制。此外，还观察到富含¹¹B的发光材料具有更高的热稳定性、红移的B–H振动以及增强四倍的电化学发光强度。另外，富含¹⁰B的发光材料在生物学评估中显示出低毒性、高硼摄取量和优异的荧光成像能力，表明其在硼中子俘获疗法（BNCT）中具有潜在应用价值。
这项工作是首次对硼簇基有机发光材料硼同位素效应进行的全面研究，鉴于含硼分子的广泛应用，硼同位素效应在设计硼基光电材料（如太阳能电池、光电探测器和有机发光二极管等）以及含硼药物等方面具有巨大潜力。
论文信息
Luminescence Modulation in Boron-Cluster-Based Luminogens via Boron Isotope Effects
Wenli Ma, Dr. Jianyu Zhang, Jibo Zong, Hongyuan Ren, Dr. Deshuang Tu, Dr. Qinfeng Xu, Prof. Dr. Ben Zhong Tang, Prof. Dr. Hong Yan
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202410430
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