纯有机室温磷光（RTP）材料在有机发光二极管（OLEDs）、信息安全、生物成像、氧气传感等领域具有广泛的应用价值。近年来，从抑制非辐射衰减和促进自旋轨道耦合（SOC）增强两方面入手，科研人员已经提出了多种策略以制备高效率的纯有机RTP材料。但是大多数纯有机RTP材料的光色主要集中在黄绿光区域，限制了它们在红光/近红外（NIR）发光领域的应用前景。实际上，制备高效率的纯有机NIR RTP材料主要面临以下三个难题：（1）能实现NIR RTP发射的纯有机小分子数量极少；（2）纯有机分子的SOC系数很弱，难以构建有效的系间窜越（ISC）通道，降低了三重态激子产率；（3）受能隙规则的限制，当磷光发射在红光/NIR区域时，加剧的非辐射跃迁途径会显著猝灭磷光。因此，如何制备高效率的纯有机红光/NIRRTP材料是一个亟需解决的科研难题。

针对上述难题，杨兵教授课题组以2,1,3-苯并噻二唑（BZT）为磷光核，在BZT的4,7号位引入柔性的折叠单元（苯硒/硫/氧基），制备了BZT-2X（X=Se, S, O），并且在BZT的5，6号位引入刚性的折叠噻蒽（TA）单元，构筑了SS-BZT-2X（X=Se, S, O）。研究发现，含有相同重硒原子的BZT-2Se和SS-BZT-2Se分子分别表现出纯荧光和纯磷光发射的特征。晶体构型和理论计算表明，引入的TA单元可以提供空间位阻，促使柔性的折叠取代基与BZT单元之间发生显著扭转，使得柔性折叠单元中杂原子的n电子与BZT单元的π轨道之间取向差异性增大，导致了SOC系数的数量级的提升，并将这一机制命名为“n/π解耦”。该工作揭示了折叠诱导自旋轨道耦合增强的作用本质，单一的重原子效应并不能有效实现RTP发射，只有在n/π解耦的条件下，重原子效应才能显著提升材料的磷光性能。

图1.n/π解耦机制的示意图

光物理测试表明，设计的SS-BZT-2Se分子表现出高效率的NIRRTP发射（最大发射峰位为705 nm，磷光量子产率为10.25%），其磷光性能显著优于已报道的单组分、纯有机NIRRTP材料。将SS-BZT-2Se分子作为发光层，制备了第一例不含重金属的、纯有机NIR磷光器件。上述成果以“Efficient Pure Organic Near-Infrared Room-Temperature Phosphorescence based on n/π Orbital Decoupling”为题，于2025年5月14日发表在《CCS Chemistry》期刊上。文章第一作者为娱乐城 赵帅强博士研究生，通讯作者为娱乐城 杨兵教授、刘海超准聘副教授及华南理工大学苏仕健教授。该研究工作得到了国家自然科学基金（52373183, 52103209,52073117, 52273179）和国家重点研发计划（2020YFA0714603）项目资助。

全文链接：//www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.025.202405319