Chiraal-geïnduceerde, lichtgevende ultradunne covalente organische raamwerk nanosheets

Grafisch abstract. Credit: Tijdschrift van de American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c00285

Vergeleken met traditionele materialen met circulair gepolariseerde luminescentie (CPL) activiteit, hebben covalente organische raamwerken (COF’s), een nieuw soort kristallijn poreus materiaal, een hoog potentieel vanwege hun structurele ontwerpbaarheid, veelzijdigheid, functionele aanpasbaarheid en chemische stabiliteit.

Op dit moment zijn er geen COF’s met CPL-activiteit en goede kristalliniteit gecreëerd. 2D COF’s met ultradunne nanosheetstructuren kunnen fluorescentie-uitdoving, veroorzaakt door π–π-stapeling, effectief voorkomen. Het introduceren van chirale en luminescente functies in 2D COF’s is een effectieve manier om CPL-materialen te verkrijgen, maar het blijft een uitdaging.

In een studie gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical SocietyProf. Zhang Jian, Prof. Gu Zhigang en hun collega’s van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben chiraal-geïnduceerde ultradunne chirale COF’s nanosheets ontwikkeld en gerapporteerd over hun toepassing op het gebied van circulair gepolariseerde luminescentie.

De onderzoekers maakten eerst ultradunne COFs nanosheets (NS) gebaseerde CPL-materialen met behulp van een chirale geïnduceerde synthesestrategie. Chirale aminen dienden als chirale inductoren om COF TpBpy met chiraliteit te geven en namen deel aan de modificatie van TpBpy, waardoor de fluorescentie-uitdoving werd geremd die werd veroorzaakt door π–π-stapeling om ultradunne luminescente chirale COF’s (chirCOF’s) NS te vormen. De verkregen chirCOF’s R-/S-TpBpy NS hadden een sterke chiraliteit en een intense rode CPL-eigenschap met een |glum| van ongeveer 0,02.

Vervolgens hebben ze de carboxyl-bevattende groene en blauwe fluorescerende kleurstofmoleculen op de chirCOF’s NS (chirCOFs/Dyes) gepostmodificeerd om in kleur instelbare CPL te verkrijgen.

Vanwege de chiraliteit en energieoverdracht tussen chirCOF’s en kleurstofgroepen, vertoonden de verkregen chirCOF’s/kleurstoffen een sterke chiraliteit en verhoogde en afstembare fotoluminescentie, met uitstekende, afstembare en versterkte CPL-prestaties met een maximale |glum| van ongeveer 0,1, wat ongeveer vijf keer sterker was dan die van de bereide chirCOF’s NS.

Bovendien verspreidden de onderzoekers de overeenkomstige chirCOF’s NS in een polydimethylsiloxaan (PDMS) -matrix om wafergrootte, zeer transparante en flexibele COF’s / PDMS-films te vormen voor praktische CPL-toepassing.

Deze studie opent een nieuwe strategie om ultradunne chirCOF’s NS te bereiden met sterke en afstembare CPL door chirale inductie en biedt een nieuwe benadering voor de bereiding van transparante, grote en flexibele COF’s-composietfilms in chirale optische toepassingen.