近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员金盛烨、研究员田文明团队在电荷转移(CT)激子输运动力学研究中取得新进展。团队在有机共晶材料中直接观测到CT激子突破纳米极限的远距离输运现象,提出并论证了三重态辅助的CT激子远距离输运新机制。相关成果发表在《自然-通讯》。
在有机光电器件中,激子会在电子给体和受体界面处部分解离,形成CT激子。作为紧束缚激子与自由载流子的中间态,CT激子不仅与异质界面处的电荷转移与分离过程密切相关,其迁移过程也直接影响器件中载流子的传输效率。然而,受到CT激子寿命和迁移率的限制,其迁移距离通常只有几十纳米。
为实现CT激子输运距离的突破,团队聚焦于具有微米级迁移能力的长寿命三重态激子。基于CT激子单重态-三重态能级差较小、三重态易发生反系间窜越产生热激活延迟荧光(TADF)的特性,团队创新性地提出利用TADF构建三重态辅助的CT激子远距离输运通道的设想。他们以具有TADF特性的二元CT共晶为模型材料,利用自主搭建的超宽时域时间分辨荧光动力学显微成像系统,直接观测到CT激子在微米尺度上的远距离输运现象。进一步研究表明,在其他类似材料中也存在该三重态辅助的CT激子输运过程,从而验证了该机制的普适性。
该研究不仅为实现CT激子的远距离输运开辟了新路径,同时也为有机光电器件的优化设计提供了新思路。
相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63388-0
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