智能分子交叉科学研究院李斌副研究员在《自然•通讯》Nature Communications发表包合共晶实现热激活延迟荧光研究成果

ob电竞官网智能分子交叉科学研究院李斌副研究员在包合共晶实现热激活延迟荧光（TADF）研究中取得重要进展。相关成果以“基于Tröger's碱分子盒的包合共晶用于热激活延迟荧光（Inclusion co-crystals based on Tröger's base molecular box for thermally activated delayed fluorescence）”为题，于2026年8月13日在线发表于《自然•通讯》（Nature Communications）杂志上。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-76270-4

图1. 包合共晶策略实现TADF

热激活延迟荧光（TADF）材料能够通过反向系间窜越（RISC）过程将三重态激子高效上转换至单重态，从而突破传统荧光材料25%的内量子效率上限，在有机发光二极管、生物成像和光催化等领域具有广阔应用前景。当前，实现TADF的主要策略依赖于共价键连接的给-受体体系，通过分子内跨键或空间电荷转移来获得较小的单三线态能隙。然而，这类共价设计往往合成步骤繁琐，且易产生聚集诱导猝灭等问题，亟需发展更为简约高效的超分子新路径。

该团队采用“包合共晶（Inclusion Co-Crystals）”创新策略，将大环主客体化学与共晶工程相结合，利用超分子限域效应实现非共价键驱动的TADF发射。基于发展的模块化策略将具有手性、刚性的Tröger's Base（TB）骨架引入大环设计合成了两种富电子分子盒——内消旋体大环（meso-TB[2]）和外消旋体大环（race-TB[2]），其刚性的盒状空腔可通过多重π···π和C-H···π/N非共价协同作用，选择性包结6种含氰基苯类缺电子化合物中的1,3,5-三氰基苯（BTN）和1,2,4,5-四氰基苯（TCNB），形成三种1:1的二元包合共晶，即BTN@meso-TB[2]、BTN@race-TB[2]和TCNB@meso-TB[2]。

光物理性质研究表明，BTN@meso-TB[2]和BTN@race-TB[2]分别呈现可调的黄绿色和青绿色的TADF发射，量子产率（PLQY）分别为21.3%和21.6%。理论计算进一步揭示，其TADF机制通过“热激子”（hot exciton）路径实现——即高能级三重态（T₅-T₇）经由高能级反向系间窜越（hRISC）回到S1态，加速发光过程。相反，TCNB@meso-TB[2]几乎不发光，原因在于TCNB吸电子能力太强，导致主客体间发生过强的电荷转移（CT），反而促进了非辐射衰减。该工作通过精准调控主客体络合与电荷转移相互作用强度的平衡，成功实现了基于非共价键的TADF发射，为高效TADF材料的设计提供了新的策略。

ob电竞官网ob电竞官网博士研究生王媛为论文第一作者，ob电竞官网ob电竞官网、智能分子交叉科学研究院李斌副研究员、贺鸿明副研究员和李春举教授为共同通讯作者。特别感谢ob电竞官网刘鲲教授的通力合作，帮助我们从理论上理解该工作热激子过程的TADF机制。该研究工作得到了国家自然科学基金（22571233, 22201213, 22301218）、天津市自然科学基金（23JCZDJC00660, 25JCQNJC00500）等项目资助。