传统有机染料依靠价键共轭理论进行结构优化和性能调控，在各个领域得到了广泛的应用。目前，越来越多的非价键共轭有机材料在聚集时展现出的反常光物理行为（簇发光）和独特的发光机制，受到了广泛的关注。开发新的非共轭有机簇发光材料体系，探究结构与性能关系，解决簇发光材料发光波长短和效率低的难题，是目前簇发光材料研究的热点与前沿。
近日，浙江大学张浩可副研究员、张兴宏教授与唐本忠院士团队，设计开发了一种新型非共轭有机簇发光材料体系——酚醛树脂，利用廉价易得的原料和简便的合成步骤通过调控空间相互作用力实现了非共轭酚醛树脂的近红外簇发光。
在该工作中，基于该研究团队在三芳基甲烷簇发光机理探究与性能调控的研究基础，以最简单的酚醛树脂为起始结构，采用增加空间相互作用基元和引入推拉电子效应的两种策略成功实现了对酚醛体系簇发光性能的调控。
苯酚甲醛树脂 (Phenol-Formaldehyde resin, PF) 自身的空间相互作用力较弱，只能在高浓度时发出微弱的蓝光，通过增加新的空间相互作用基元或引入供电子基团，成功增强了酚醛树脂的空间相互作用并得到了更红更亮的簇发光；通过结合两种手段并进一步增强空间相互作用基元的电子密度，获得了发射波长在800 nm以上的近红外发射簇发光，并且最高荧光量子效率可达47%；利用推拉电子效应构建的酚醛树脂成功实现600 nm以上的红光发射。
通过实验分析和理论计算，总结了酚醛体系的发光机制，即通过聚合缩短基团间距离并提供适度的刚性产生稳定的空间相互作用。同时存在的三种发射机制为，孤立基元的价键共轭发射，相邻基元之间的空间共轭局域态发射与供吸电子基元之间的空间电荷转移态发射。
综上，该工作从常见的工程塑料酚醛树脂出发，通过有效的调控策略成功增强了酚醛体系的空间相互作用，实现了从深蓝光到近红外区的簇发光。非共轭酚醛树脂近红外簇发光的实现不仅赋予了酚醛体系作为新型有机发光材料的巨大实用价值，而且在簇发光的光物理机制研究上有重要的理论价值。
相关论文发表于Angew. Chem. Int. Ed.，文章的第一作者为浙江大学高分子系张子腾（博士研究生）和香港科技大学化学系张鉴予（博士后）。
原文链接：
NIR Clusteroluminescence of Non-conjugated Phenolic Resins Enabled by Through-Space Interactions
Ziteng Zhang, Jianyu Zhang, Zuping Xiong, Bo Chu, Chengjian Zhang, Jing Zhi Sun, Haoke Zhang*, Xing-Hong Zhang*, Ben Zhong Tang*
Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202306762
https://doi.org/10.1002/anie.202306762
