中国科大在高效单分子上转换电致发光研究中取得重要进展

　　比来，中国迷信技能年夜学单份子迷信团队的董振超研究小组，哄骗扫描地道显微镜（STM）诱导发光技能，经由过程调控份子界面能级排布，初次察看到超凡敞亮的单份子上转换电致发光征象，提出以及完成了一种全新的高效上转换发光机制，而且从实践上阐释了界面能级排布对单份子电致发光举动的影响。国际学术期刊《天然-通信》于2月23日正在线颁发了这项结果。

　　上转换电致发光凡是指资料正在低能量的电子引发下发射出高能量光子的征象，这一非线性电光转换征象触及份子的没有同电子能态、和份子与四周情况之间的彼此作用。深切懂得这些彼此作用的宏观机制以及能量转换的宏观历程，关于拓展上转换历程正在无机光电器件、以致光电催化以及光互助用等方面的使用，都有着相当重要的意思。

　　董振超研究小组恒久致力于成长将STM地面间辨别表征与光学技能高活络探测相联合的联用技能，出格是经由过程巧妙调控地道结纳腔等离激元的局域加强特征，显著晋升了光学成像辨别极限，为正在单份子程度上观测以及调控份子的光电举动供给了无力手腕。2019年，该研究团队经由过程STM诱导发光技能，初次报导了单份子上转换电致发光举动[PRL 122，177401 (2019)]，而且提出了以自旋三重态作为中心态、同时联合非弹性电子散射以及载流子注入两种引发机制的单份子上转换发光物理图象。然而，受限于非弹性电子散射引发的低效性，以前报导的单份子上转换发光效率很是低。另外一方面，很多微观系统中的高效上转换发光机制，如三重态–三重态湮灭、热帮助、俄歇效应等，正在单份子系统很难有用阐扬作用。是以，怎样完成高效的单份子上转换电致发光，依然是迷信以及技能上的重要难题。

　　比来，该研究团队联合STM诱导发光技能以及单份子界面能级排布的精致调控，胜利使单份子上转换电致发光效率较以前报导的晋升了一个量级以上。使人诧异的是，他们发明正在上转换偏压下丈量到的单份子上转换发光强度以至凌驾了失常偏压下的电致发光强度。经由过程深切过细的实践阐发，他们发明，经由过程份子界面能级排布的精致调控，可以解脱低效的电子非弹性散射历程的限定，完成一种全新的只触及载流子注入历程的高效上转换引发机制。该机制可以巧妙地借助单份子的自旋三重态、阴离子以及阳离子充电态等作为中心态，仅经由过程多步的载流子注入历程，将两个低能隧穿电子的能量依次转移到份子中，完成自旋三重态到单重态激子的有用上转换电致引发。正在他们报导的系统中，新机制下的上转换发光效率以至比以前报导的触及非弹性散射历程的上转换发光效率高两个量级以上。他们还进一步成长了基于量子主方程的实践模子，构建了用于懂得单份子发光效率与能级排布瓜葛的电致发光图谱（“相图”），不只直观的展示了完成高效上转换发光的先决前提，还展现了单份子电致发光举动对偏压以及能级排布的依赖瓜葛。研究团队表现，这项研究成果不只显著普及了单份子上转换电致发光效率，还为单份子标准非线性电光转换历程供给了新的懂得，对单份子光电子器件的节能优化以及无机电子学的设计与成长具备引导意思。

　　骆阳博士以及孔繁芳博士为这篇文章的配合第一作者，陈功副研究员以及董振超传授为该事情的配合通信作者。深圳年夜学高档研究院的李晓光研究员是该文的互助作者。该系列研究事情获得了科技部、基金委、中国迷信院、教诲部、安徽省等单元的撑持。

　　图注：（a）STM诱导单份子电致发光的试验构型示用意；（b）单份子电致发光强度的偏压依赖瓜葛，展示了超凡敞亮的单份子上转换电致发光征象；（c）经由过程多步载流子注入历程完成的高效上转换引发机制示用意。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45450-5