李振教授課題組設計併合成了含非共軛手性膽固醇基團的吩噻嗪衍生物PtzChol。透過分析PtzChol的單晶結構以及研磨前後的圓二色性(CD)訊號，發現膽固醇的引入對手性空間群的產生、力致發光(ML)和室溫磷光(RTP)都起到了積極的作用，並且在整個發光過程中，CD訊號都能很好地反映分子排列的變化。這項工作對ML和RTP分子的設計具有指導作用。

力致發光(ML)材料是一類可以透過機械刺激而發光的材料，其作為一種特殊的光源，不僅被應用於智慧壓力感測、裂縫檢測領域，而且在磁光感測能量收集和顯示方面同樣顯示了廣闊的應用前景。作為另一種特殊的發射行為，從禁阻躍遷的三重態發射的純有機化合物的室溫磷光(RTP)，由於發射壽命長、斯托克斯位移大等特點，在光電子器件、生物成像和防偽等領域展現了迷人的應用潛力。迄今為止，具有ML和RTP作用的純有機發光分子很少被報道，主要是由於它們的內部機制尚不清晰，並且缺少相應的分子設計策略。因此，深入理解複雜的發光過程以及結構和光學特性之間的關係，對進一步開發相關有效發光材料有著至關重要的作用。

眾所周知，吩噻嗪是目前已被廣泛報道的一種良好的RTP構建模組，分子中N和S雜原子的存在可以促進系間竄越從而利於RTP發射。考慮到非共軛手性元素通常在組裝過程中將手性傳遞給整個分子或整個宏觀體系，在紫外可見光區域很容易檢測到組裝的手性訊號，並且手性元素在固態時容易產生手性排列和壓電效應，有利於產生力致發光現象，在這項工作中，作者將膽固醇的非共軛手性基團與典型RTP / ML結構單元吩噻嗪結合，實現了一加一大於二的效果（圖1）。

圖1 (a)檢測分子堆積的方法；(b) 化合物PtzChol的設計策略和室溫下的雙重發射特性。

實驗結果顯示，手性膽固醇基團的誘導作用使分子在堆積過程中產生了C2手性空間群，大大增加了單分子和二聚體的偶極矩；而且膽固醇的引入還增加了分子間作用力的種類和數量，這對抑制非輻射躍遷具有貢獻，從而促進了RTP和ML的產生。另外，研究發現當分子堆積整齊時，材料表現出良好的ML和RTP發射特性，此時也能檢測到材料較強的CD訊號；而當材料被重度研磨後，RTP和ML現象消失，與之呼應的CD訊號也消失，說明其手性空間群遭到了嚴重破壞。因此，在整個發光過程中，CD訊號可以很好地反映分子堆積的變化。因此，這項工作對具有ML和RTP的分子的設計具有指導意義。

圖2 (a) 室溫下PtzChol在晶體(C)和研磨態(G)下的歸一化PL和ML光譜（插圖：用玻璃棒研磨PtzChol晶體時的ML影象）； (b) PtzChol分別在晶體和基態下的時間分辨PL衰減曲線；(c) 從不同角度測量的PtzChol晶體的圓二色性吸收光譜；(d) 晶體和研磨態下PtzChol的PXRD圖。

相關研究結果近期線上發表在Science China Chemistry上。論文第一作者為天津大學分子聚集態科學研究院在讀博士生田瑜，論文的共同作者有國家奈米中心楊學康博士和唐智勇研究員，通訊作者為方曼曼博士和李振教授。

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https://link.springer.com/article/10.1007/s11426-020-9907-9