图1

通过逐步官能团化和偶联反应简单高效地合成了目标分子，并实现了四配位硼苯基顺反异构体的分离。随后的X射线单晶分析表明了这一系列分子具有螺旋扭曲的分子骨架，随着共轭结构扩展分子扭曲程度增大。Hirshfeld surface 分析表明晶体堆积的相互作用也随体系增大而更弱（图2）。

图2

随后进行了光物理表征。发现此类分子具有横跨整个可见光区的吸收光谱并伴随强的摩尔吸光系数（图3a）。并且展现了随着骨架扩展发射光逐渐红移且半峰宽变窄的现象：最大发射波长从569 nm 红移至715 nm，而半峰宽从 56 nm (0.21 eV) 缩减到 35 nm (0.08 eV)（图3b）。研究发现不同的硼苯基顺反异构体具有相似的光物理性质（图3c）。同时此系列分子具有明显的聚集红移现象，达到最大753nm的发射（图3d）。

图3

通过前线轨道，NTO，IFCT分析探究了此类体系的实质D-π-A电荷转移过程，并发现CE-CT机制导致受体的能力显著增加是实现减小能隙的主要原因。通过重组能，RMSD，黄昆因子计算，系统的研究了此类分子的激发态性质，更加均匀的电子分布及扭曲的分子结构有助于减小的重组能，实现分子窄带发射，而偶数硼体系具有浅的势能面使其相对奇数硼体系具有更高的量子效率（图4）。

图4

杨登涛，西北工业大学化学与化工学院教授、博士生导师。本科（2010）和硕士（2013）毕业于兰州大学，博士（2017）毕业于加拿大女王大学，2018-2020年在美国麻省理工学院从事博士后研究。目前已在J. Am. Chem. Soc.、 Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等期刊上发表学术论文30余篇。