学术视点

Nature Chemistry刊发李希友教授团队单线态裂分机制研究的重要进展

作者:刘和元 刘玉丽发布时间:2021-04-15浏览次数:733

近日,我院李希友教授团队与南京大学张春峰教授团队合作,在有机半导体材料中的单线态裂分机制研究方面取得重要进展,相关研究成果《通过空间分离的三线态对提升并四苯寡聚体中自由三线态的生成效率》(Free-triplet generation with improved efficiency in tetracene oligomers through spatially separated triplet pair states)在国际化学领域顶级期刊Nature Chemistry发表。我校新能源学院刘和元讲师与南京大学博士生王志伟、谢晓宇为该论文的共同第一作者,李希友教授与张春峰教授、马海波教授以及肖敏教授为共同通讯作者。

单线态裂分(singlet fissionSF)可以将一个高能量的单线态激子转换成两个低能量的三线态激子,从而实现光子的下转换,在提高有机太阳能电池的光电转化效率方面具有潜在的应用价值,成为近年来光电转换领域的新兴热点。

近些年,科研工作者一直致力于新型SF材料的发展以及应用,但是目前所发现的SF材料的三线态寿命均比较短,极大限制了SF在有机光伏电池中的应用。因此,如何开发长寿命三线态的高效率SF材料是实现SF应用的关键。

李希友教授团队提出通过为三线态的扩散提供空间来提高长寿命三线态量子产率的假设,设计合成了系列并四苯聚集体,并在四聚体中取得了高效率的长寿命三线态的量子产率(128%)(Org. Lett., 2017, 19, 580-583; J. Mater. Chem. C,2018, 6, 3245-3253),是当时报道的并四苯体系在溶液中取得的最高效率。近日,在前期工作基础之上,该团队与南京大学张春峰教授团队合作并借助其磁场中瞬态吸收和荧光技术对聚集体中的SF过程进行了深入的研究,阐明了SF过程中三线态对(1(TT))的分离机制,并印证了起初的设计思想,为设计具有实际应用价值的长寿命三线态的SF材料提供了新思路(Nat. Chem., 2021, DOI:10.1038/s41557-021-00665-7)。

该原创性成果得到审稿专家的高度评价,一致认为该研究提出的SF新机制对于设计新型SF材料具有重要的指导意义,可以促进SF在光伏电池中的应用。

Nature Chemistry是国际顶级化学类杂志,主要报道化学领域中最重要、最尖端的研究工作。

李希友教授负责的光电功能材料团队多年来一直致力于太阳能的高效利用与转换研究,在光电转换、光化学转换等领域取得了一系列高水平研究成果。近年来承担国家自然科学基金面上项目及青年项目、山东省自然科学基金重大基础研究项目等各类课题20余项。在Nature ChemistryEnergy & Environmental ScienceNano EnergyMaterial Horizon等国际期刊发表论文40余篇。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41557-021-00665-7