基于三重态敏化和三重态湮灭的光子上转换

目前报道的光子的上转换靠材料的双光子吸收来实现，由于双光子吸收截面非常小，必须采用强激光光源，从而导致材料的不可逆性破坏。本项目拟通过三重态敏化和三重态湮灭实现光子上转换，即设计吸收红光或绿光并且系间窜越量子效率高的化合物为敏化剂，设计发射蓝光并且荧光量子效率高的化合物为发光体，将两者进行分子组装或将它们连到高分子链上，利用分子组装体和高分子链对发光体的局部浓度增大效应，增加敏化剂和发光体间三重态能量传递、发光体三重态能量迁移和三重态湮灭过程的效率，实现高效的光子上转换。由于该类体系中上转换过程只涉及单光子吸收，预期在普通光源照射下就可实现高效光子上转换。

根据项目任务书的要求，我们开展了多个分子组装体的构建及其能量传递和上转换的研究，取得了系列研究结果。例如：利用金属配合物具有三重态量子产率高、可见光吸收强等特点，系统深入地研究了金属配合物的激发态性质，开发了一系列功能优异的新体系。设计合成了以炔基为辅助配体的多吡啶铂(II)配合物，通过改变辅助配体的电子效应，获得了室温溶液中发光寿命长、量子产率高的多吡啶铂(II)配合物；设计合成了一系列多个激发态梯度排列的多吡啶铂(II)配合物，通过改变外界条件有效调节其激发态性质，实现了ILCT态、LLCT态和MLCT态的相互转化，并伴随着吸收光谱和溶液颜色的显著变化。将三重态发光量子效率高的多吡啶铂（II）配合物引入高分子骨架、纳米硅胶颗粒和两亲性单元，构筑了响应型的光捕获体系；通过活性开环易位聚合直接制备了随机共聚物，建立了初步的光控模型；设计合成发光小分子凝胶、氢键和交联胶束的给受体组装体，系统开展了其捕获光能和发生高效能量传递的研究。这些研究结果对于发展理想的光捕获体系意义重大。以上结果在国内外核心刊物上发表论文14篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.、Macromolecules、Chem. Commun.、Phys. Chem. Chem. Phys. ChemPhysChem和 Langmuir等SCI收录刊物。完成了项目的任务，实现了预期目标。