AOM：CN 调谐：抑制单线态裂变并放大红荧烯中的三线态-三线态湮没上转换的途径
新春快乐，今天给大家分享的是AOM上的文章“CN-Tuning: A Pathway to Suppress Singlet Fission and Amplify Triplet-Triplet Annihilation Upconversion in Rubrene”
【摘要】
由三重态-三重态湮没 (TTA) 介导的非相干光子上转换 (UC) 提供了多种实现途径，从生物相关应用到光伏中的能量收集。尽管具有潜力，但 TTA-UC 在近红外 (NIR) 范围内的效率明显较低，尤其是在固态系统中。Rubrene (Rub) 是此光谱范围内的关键湮没剂，它面临明显的浓度猝灭，主要是由于单重态裂变(SF)。为了缓解这个问题，本文探索了 Rub 的氰基 (CN) 功能化以降低 SF 并提高固态 UC 性能。通过系统地增加 CN 基团的数量，在溶液和固态环境中检查改性 Rub，将其与未改性 Rub 进行基准测试并评估每个能量转移步骤。研究结果表明，CN 改性虽然不利于溶液中的 UC 效率，但显着提高了固态 UC 性能。具体而言，用两个外围 CN 基团功能化的 Rub 在固态下可实现 3.0% 的 UC 量子产率 (𝚽UC)（理论最大值为 50%），几乎是未改性 Rub 的最大产率的三倍。这一进步不仅为传统 Rub 湮没剂提供了一种更高效、更稳定的替代方案，还凸显了 CN 调节在固态下增强其他 NIR 湮没剂的潜力。
【结论】
这项工作解决了在 NIR 到可见光上转换薄膜中实现高 UC 量子产率的持续挑战，特别关注红荧烯 (Rub) 作为湮灭剂。单线态裂变 (SF) 严重阻碍了固态系统中的 Rub 性能，导致效率显着降低。为了缓解这种情况，我们探索了 CN 基团功能化作为一种分子工程策略来修改 Rub 能态，旨在抑制 SF 同时保留其 TTA 能力。
在溶液和固态环境中对四种系统 CN 修饰的 Rub 衍生物 (CN-Rubs) 进行了彻底测试。DFT 计算验证了 CN 取代将 S1 能量降低到 2T1 以下，有效缓解了 SF 并提高了 UC 性能。虽然发现 CN 修饰会由于较低的 ΦFL、缩短的三重态寿命 (𝜏T) 和较高的 UC 阈值 (Ith) 而降低溶液中的 UC 性能，但它显着提高了固态 UC 效率。瞬态吸收测量证实了固态 CN-Rubs 中 SF 的抑制，从而使 ΦFL 提高了 12 倍。值得注意的是，通过将湮没剂滴铸到 PdPc 敏化聚苯乙烯层上制成的 2CNRub 薄膜实现了 3.0% 的 ΦUC，几乎是未改性 Rub 所获得的最佳结果的三倍。
这些发现强调，通过分子工程进行 CN 调节可以有效克服传统红荧烯湮没剂的固有局限性，特别是在固态 UC 应用中。通过减轻 SF 并增强 FL，更稳定且不易聚集的 CN-Rub 衍生物为提高能量收集、生物相关应用和其他依赖高效 UC 的技术中的 UC 性能开辟了新途径。
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原文DOI：10.1002/adom.202403032
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