给体-受体（D-A）分子在现代光电领域受到很大关注。外界刺激能够使得这类分子被极化从而改变材料的光电性质。通常来说，溶液状态下的极化常常与电荷转移机理有关，从而带来波长的改变或者溶液中多发射的现象。而在晶体或者固体层面，供体-受体分子的极化通常是通过外部极化源（如电场、磁场、圆偏振光等）来实现的。由于难以控制固态中电荷分离的方向，通过内源性化学极化手段很少有人关注。因此研究系统内化学极化的方法十分值得进一步探索。

在分子极化的过程中，分子偶极矩常被用来衡量电荷分离的程度，是在讨论系统内分子极化中需要着重关注的问题。双吡啶苯酚，一种兼具电子给体和电子受体的具有D-A骨架的化合物，能够在给体和受体间形成分子间双氢键。在这种选择性成键性能的启发下，朱亮亮课题组引入结晶水，搭建了一种双吡啶苯酚为骨架的晶体氢键网络体系，该体系能够通过氢键网络的作用形成定向的选择性极化。

朱亮亮课题组综合考虑F原子和吡啶基团的作用设计了一系列新型双吡啶苯酚化合物（图1a）。通过结晶手段，将水桥引入体系内，从而选择性地将不同分子电子给体和电子受体连接在一起。这种有序的氢键结构带来了水诱导的分子间电荷转移，同时伴随着强选择性的酚羟基和吡啶基团的取向双极化。这种增强的电荷分离倾向基于体系内部形成的质子化和去质子化倾向（图1b），因此得到了晶体层面增大的偶极矩（3-5倍）。基于这种性质，化合物晶体能够被多个波长激发，并且产生多重发光现象，通过H聚集和J聚集带来波长的蓝移和红移，最后达到发光区域覆盖300-610 nm，并且带来了发光性质的激发依赖现象，能为实现可视化光探测器、检测长波长范围可见光的应用提供可能性。

图1 a）D-A分子的化合物结构及晶体显微照片。b）水桥诱导的选择性极化及偶极矩增大示意图。c）激发和发射性质示意图。

图2 不同溶剂下的a）吸收和b）发射图。c）DPP-F在DMF中515 nm处在不同波长激发下的发射强度。c）不同比例水掺入的DPP-F在DMF溶液的发射。

图3 a）晶体不对称单元结构。b）DPP-F，c）DPP和d）PP-F的单分子和晶体网络中的偶极矩，以及氢键长度。

图4 a）激发-发射全谱图。b）三种晶体的吸收图。c）三种晶体的聚集形态

图5 a）DPP-F晶体的CIE坐标图及具体坐标，b）不同激发光源下晶体的颜色。

这一工作近期发表在《Chemical Science》上，课题组研究生邢翌为第一作者。

论文信息：

Yi Xing, Zhongyu Li, Glib V. Baryshnikov, Shen Shen, Danfeng Ye, Hans Ågren, Liangliang Zhu*, Water Molecular Bridge-Induced Regioselective Dual Polarization in Crystals for Stable Multi-Emitter, Chem. Sci. 2022, DOI:10.1039/D2SC00908K.

链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/sc/d2sc00908k