Chem. Eur. J. :单核镧系共晶组装体的光学上转换

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上海大学孙丽宁课题组报道了两种以Yb3+作为敏化剂、Er3+和Pr3+分别作为激活剂的共晶组装体。在980 nm激发下,分别实现了两种共晶组装体中Er3+和Pr3+的上转换发射,这是室温下分子尺度中Pr3+上转换发光的第一个例子,极大的丰富了稀土配合物在上转换发光领域的研究。



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图1 (a) [YbEr]和 (b) [YbPr]共晶组装体中,通过激发Yb3+离子的吸收(λex = 980 nm)分别获得Er3+和Pr3+的上转换发光示意图

上转换发光是一种反斯托克斯发光现象,其具体表现为吸收两个或多个低能量的光子并发射出一个高能量的光子。由于其独特的4f电子层,稀土离子具有阶梯状的能级,这有利于低能量光子的积累,进而实现上转换发光过程,稀土掺杂纳米材料的上转换发光性能已被广泛研究。目前,对于稀土上转换发光现象的研究主要集中在块状材料和纳米颗粒。稀土配合物中配体的C-H、N-H和O-H键对发光中心具有严重的猝灭效应,使得稀土配合物的上转换发光很难实现。


近期,上海大学孙丽宁课题组以二苯甲酰甲烷和2,2'-联吡啶作为配体,Yb3+作为敏化剂,Er3+和Pr3+分别作为激活剂,通过自组装方式合成了基于Yb3+敏化的Yb/Er和Yb/Pr两个系列组装体;通过改变Yb3+Ln3+(Ln = Er或Pr)的比例分别获得了[YbLn]、[Yb2Ln]和[YbLn2]系列组装体。通过对[YbLn]组装体的晶体解析和结构表征,确定稀土离子形成了稳定的单核八配位结构,单核配合物Yb(DBM)3Bpy和Ln(DBM)3Bpy以相互离散的方式存在于组装体中。在980 nm激发下,分别获得了Yb/Er和Yb/Pr组装体中Er3+和Pr3+的上转换发射,且当Yb(DBM)3Bpy和Ln(DBM)3Bpy的摩尔比为1 : 1时,即[YbEr]和[YbPr]组装体,其上转换发射最强。通过系统研究Yb/Er和Yb/Pr组装体的上转换发光性能,确定了在Yb/Er体系中,Er3+的上转换发光机制为能量转移上转换;在Yb/Pr体系中,Pr3+的上转换发光机制为能量转移上转换和合作敏化上转换。


本研究提供了两种新的稀土分子上转换发光体系,且首次在配合物分子尺度上获得了Pr3+的上转换发射,丰富了稀土配合物上转换发光领域的研究,为上转换发光材料的开发提供了新的思路。

文信息

Optical Upconversion in Mononuclear Lanthanide Co-Crystal Assemblies

Yuxin Wang, Guotao Sun, Qichen Su, Yao Xie, Prof. Feifei Xing, Prof. Hongjie Zhang, Prof. Lining Sun

文章第一作者为王宇欣和孙国涛


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202400911




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