目前，
有机室温余辉
（Room Temperature Afterglow, RTA）材料由于其本身优异的分子设计性，发光颜色可调性和溶解性被广泛应用于显示照明，防伪加密和生物成像等领域。一般地，文献报道发光性能优异的RTA材料往往为咔唑，二苯并噻吩，二苯并呋喃，芴，安息香及其衍生物，而其中，关于
咔唑（Carbazole, Cz）
及其衍生物室温长余辉的报道最多，其发光机理也广受争议。自20世纪初以来，有科学家提出该类化合物室温长余辉来自于微量的杂质而非结构本身，但始终未能找到确凿的实验证据。
近日，
新加坡国立大学的
刘斌教授
团队
在
预印本
网站
ChemRxiv
发表了
关于咔唑及其衍生物室温余辉性质的最新研究成果
。需要特别说明的是，该研究目前发表于预印本网站，尚未经过同行评议，小编如实解读该文章。（更多信息，详见后文链接）
该研究团队发现
不同文献中报道的同一种咔唑类物质的RTA性能各不相同
，基于此背景，研究者购买了分别来自于日本东京TCI、中国北京J&K、德国Sigma-Aldrich、中国上海Aladdin四家厂商的商品化Cz样品，它们在重结晶后均显示出RTA，但强度和持续时间各不相同。于是，研究者从2-氨基联苯出发合成了Cz（Lab-Cz）。出乎意料的是，相较于TCI公司生产的Cz（TCI-Cz），Lab-Cz的荧光发射峰蓝移了54 nm（如图1所示），众所周知的RTA现象消失了。两种Cz化合物的单晶数据极为接近，如图2a所示，上述结果初步表明
一些杂质对RTA起到了关键作用
。由于痕量杂质的分离存在很大难度，研究者使用
高效液相色谱
（High Performance Liquid Chromatography, HPLC），
当将流动相乙腈与水的体积比从95/5优化至50/50时，杂质峰逐渐显露（如图2b所示）
。最终研究者从
100 g TCI-Cz中分离出约10 mg杂质后，结构表征证实其结构为咔唑的异构体，记为Cc。
图1. 不同来源的Cz样品的瞬态光谱（激发波长为310 nm）.
图2. (a) TCl-Cz和Lab-Cz发光性能差异；(b) TCl-Cz和 (c) Lab-Cz的HPLC分析.
研究者进一步利用TCI-Cz与Lab-Cz作为原料，合成了一系列已被报道的咔唑衍生物，包括CPhCz和DPhCzT，为了防止杂质带来的影响，基于TCI-Cz合成的样品
在重结晶之前均经过三次柱层析处理
，结果如图3所示，从图中不难看出，基于TCI-Cz的化合物的RTA性质与由Lab-Cz合成得到的依然存在很大差异，
证实杂质仍然在起作用
，再次通过HPLC可分离
确定杂质结构，均为两种咔唑衍生物的同分异构体。
图3. CPhCz和DPhCzT化合物RTA性能表征.
研究者认为，虽然咔唑及其衍生物的室温余辉系杂质所致，微小含量的杂质就能导致较大程度的发光性能的变化，可基于此构筑掺杂型有机室温长余辉材料，如图4所示，
即使掺杂0.5%的杂质分子，混合就展现出优异的RTA性能。
该研究工作揭示了咔唑及其衍生物RTA性质的一种可能的来源，
由化合物中的同分异构杂质化合物引起，常规方法很难将其完全分离纯化
。但与此同时，
咔唑的同分异构化合物的发光性质有待进一步研究
，此外，通过
掺杂极少量的该类化合物可
赋予原本不具备RTA性质的化合物以室温长余辉的性质，有望推动相关领域的进步与发展。
全文链接：
https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/itempdf74155353254prod/9895724/Impurity_Conundrum_of_Organic_Room_Temperature_Afterglow_v1.pdf
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来源：高分子科学前沿
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