【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近年來，新型發(fā)光共價有機框架(COFs)材料因其可定向設(shè)計的化學(xué)結(jié)構(gòu)、可調(diào)的光物理特性和光學(xué)響應(yīng)性能，引起了相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。然而，高效的光致發(fā)光COFs仍較為稀缺，且缺乏具有普適性的構(gòu)建策略，限制了COFs在光電器件、傳感器等領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。
 

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所竇新存研究員團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，連接單元共軛程度不同的COFs中，環(huán)己烷連接的COF具有遠優(yōu)于其他COFs的固態(tài)光致發(fā)光量子產(chǎn)率(高達73%)，甚至高于四聯(lián)苯乙烯單體本身(Cell Reports Physical Science 2025, 6, 102721)。為了進一步探究該類高發(fā)光材料的機理，團隊提出以石墨烯量子點(GQDs)的發(fā)光機制為切入點，指出石墨烯可通過還原/氧化切割方法制備具有優(yōu)異發(fā)光效率的GQDs材料，其本質(zhì)在于當(dāng)材料的物理尺寸減小至接近其激子玻爾半徑時，激子結(jié)合能增大、連續(xù)能帶分裂為離散能級，實現(xiàn)量子限域，從而提高材料光致發(fā)光量子效率。而二維COFs通常被認(rèn)為具有與石墨烯類似的面內(nèi)共軛結(jié)構(gòu)，這為在COFs中利用共軛結(jié)構(gòu)調(diào)控實現(xiàn)量子限域提供了可能。通過總結(jié)發(fā)光COFs的設(shè)計策略及瞬態(tài)光譜研究，指出在二維COFs中，激子可借助面內(nèi)擴展的共軛結(jié)構(gòu)和π電子離域在片段間轉(zhuǎn)移，從而引發(fā)激子-激子湮滅和光致發(fā)光淬滅。并通過前期實驗中的激子動力學(xué)研究結(jié)果，即COFs可通過減弱或中斷共軛作用實現(xiàn)量子限域，抑制光生激子的擴散和湮滅，進而增強光致發(fā)光強度，證實了這一論點。最后，展望分析了量子限域COFs亟待突破的幾項關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括利用超快光譜技術(shù)研究高發(fā)光COFs的激子動力學(xué)、在COFs中實現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)、豐富非共軛連接單元的種類，以及在三維COFs中驗證量子限域效應(yīng)?？朔@些挑戰(zhàn)將有助于驗證量子限域策略的普適性，從而推動發(fā)光COFs向?qū)嵱没~進。
 

　　該觀點文章以Unlocking Bright COFs: Quantum Confinement by Molecular Design為題，發(fā)表在《材料研究述評》(Accounts of Materials Research)，中國科學(xué)院新疆理化所李佳文博士為第一作者，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所竇新存研究員為通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金項目的資助。
 

　　引用： 新疆理化所在《材料研究述評》上發(fā)表量子限域共價有機框架觀點文章  ---中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所【引用時間：2026年9月8日】