Exciteret-multimer-medieret supramolekylær opkonvertering på multikomponent lanthanid-organiske samlinger

Upconversion (UC) luminescens er en proces, der konverterer lavenergi-fotoner til højere-energi-fotoner med lovende anvendelser inden for forskellige områder. Men kendte UC-mekanismer fokuserer hovedsageligt på energioverførselsprocesserne mellem metalioner, mens organiske liganders rolle skal undersøges.

Lanthanid-organiske samlinger konstrueret ved koordinationssamling har tiltrukket sig stor opmærksomhed i supramolekylær kemi på grund af deres brede anvendelser inden for sansning, bioimaging og cancerterapi. Begrænset af langdistanceenergioverførsel af sensibilisator og aktivator er det meget udfordrende at opnå UC i multikomponent lanthanid-organiske samlinger.

I en undersøgelse offentliggjort i Journal of American Chemical Society , foreslog forskningsgruppen ledet af prof. Sun Qingfu fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi excited-multimermedieret supramolekylær UC på multikomponent lanthanid-organiske samlinger.

Forskerne fandt ud af, at subtil variation af ligandens perifere substituenter inducerede metalcentreret stereokonfigurationskontrol og gav anledning til to topologiske Ln₈ L₁₂ -type (Ln for lanthanidion; L for organisk ligand L₁ eller L₂ ^R/S ) lanthanid-organiske komplekser. Kernemagnetisk resonans, elektrosprayioniseringstids-massespektrometri og røntgenkrystallografi bekræftede dannelsen af ​​rhomboedral Ln₈ (L₁ )₁₂ og oktaedrisk Ln₈ (L₂ ^R/S )₁₂ .

Fotofysiske undersøgelser af de lanthanid-organiske samlinger viste meget effektiv sensibiliseret Eu ³⁺ , Sm ³⁺ og Yb ³⁺ for det homometalliske Ln₈ L₁₂ gennem den traditionelle antenneeffekt. Supramolekylære lanthanid-organiske samlinger af denne pseudo-kubestruktur udviste et sjældent eksempel på samling-inducerede exciterede multitimer tilstande ved at undertrykke intramolekylær orientering og vibration.

På trods af de store Ln···Ln-afstande (> 1,4 nm) i komplekserne er Yb₈ (L₂ )₁₂ samling viste hidtil uset opkonverteret multimer grøn fluorescens (500 nm) under 980 nm excitation. En kvadratisk afhængighed af UC-intensiteten af ​​lasereffekttætheden falder sammen med den forventede to-foton UC-mekanisme. Desuden kan energierne fra exciterede multitimertilstande overføres til den delvist dopede Eu ³⁺ ioner i heterometallisk (Yb/Eu)₈ L₁₂ samlinger, der realiserer de opkonverterede røde emissioner af Eu ³⁺ via exciteret-multimer-medieret kooperativ sensibilisering UC.

Forskerne observerede ingen påviselig Eu ³⁺ -centreret UC-emission i blandinger efter montering af 7 ækv. Yb₈ L₁₂ og 1 ækv. af Eu₈ L₁₂ under 980 nm excitation, hvilket bekræfter, at Yb ³⁺ → Eu ³⁺ energioverførsel er en intramolekylær snarere end intermolekylær UC-proces.

Denne undersøgelse giver en ny strategi for design af UC-materialer, som er afgørende for at udnytte fotofunktioner af multikomponent lanthanid-organiske komplekser.

Flere oplysninger: Xiao-Fang Duan et al., Excited-Multimer Mediated Supramolecular Upconversion on Multicomponent Lanthanide-Organic Assemblies, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c06775

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af Chinese Academy of Sciences