近日，吉林大学杨新一课题组带领本科生在金属有机框架材料（MOFs）的多色发光研究方面取得重要进展，提出利用压强处理工程截获非芳香族互穿Zn₄O(ADC)₄(Et₃N)₆（ADC=丁炔二酸，Et₃N=三乙胺）——IRMOF-0纳米晶体多色发光至常压，实现从深蓝色（440 nm）到黄色（570 nm）130 nm超宽可调谐范围。相关研究成果以“Harvesting Multi-Color Photoluminescence in Non-Aromatic Interpenetrated Metal-Organic Framework Nanocrystals via Pressure-Modulated Carbonyls Aggregation”为题发表在《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202403281）上。

具有非芳香配体的互穿MOFs为气体吸附、催化和传感应用提供了独特平台。然而，由于非发射和缺乏光学性能可裁剪性，使得基于配体中心发射的非芳香互穿MOFs制造智能响应器件具有挑战性。高压作为独立于温度和化学组分的热力学参量，可以改变原子间的距离和电子轨道的重叠程度，从而有效调节物质内部原子间的相互作用，诱发许多常压下未曾出现的新结构和新性质。因此，高压技术是发现和获得具有奇异性质的新型材料的重要手段。在前期工作中，针对基于芳香羧酸为配体的MOFs材料，邹勃团队杨新一课题组创新性提出利用压强处理工程和氢键协同效应锁住共轭构型并提高相变势垒，成功在环境条件下实现Tb(BTC)(H₂O)₆的绿色荧光增强，将其荧光量子产率从初始的50.6 %显著提高到90.4 % (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210836)。进一步又利用压强处理工程和氢键协同效应提高氢键结合能并锁住平面构型，成功在环境条件下实现Y(BTC)(H₂O)₆的蓝色荧光增强，将其荧光量子产率从初始的2.8 %显著提高到75.0 % (Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2300109)。最近，利用压强处理工程和氢键协同效应有效地提高了有机配体的旋转势垒，成功实现了不发光的MOF-2高效荧光发射，并成功将高荧光态“截获”至常压，其荧光量子产率高达70.4 % (Adv. Mater. 2023, 35, 2211729)。然而，针对于不发光的非芳香配体基MOFs，通过压强处理工程，在环境条件下实现发光，一直是团队所追求的目标。此外，利用压强处理实现不同发射颜色的“截获”对于发光材料领域具有重要意义。

在本工作中，杨新一课题组以典型的不发光非芳香族互穿MOFs材料IRMOF-0为研究对象，利用压强调控有机配体羰基聚集效应，成功截留了不同程度的跨空间n-π*相互作用，实现了环境条件下的可控多色发光。由于有机配体中羰基的禁阻(n, π*)跃迁，基于配体中心发射的IRMOF-0在环境条件下不发光。高压下IRMOF-0表现出明亮的蓝光发射，加载不同压强再完全释放到环境条件下，可实现从深蓝色(440 nm)到黄色(570 nm) 130 nm的超宽发射可调范围。原位高压同步辐射X射线衍射和紫外吸收光谱研究表明，压强诱导有机配体羰基聚集效应，导致O-O距离小于范德华半径之和(3.04 Å)，导致电子离域扩展和固化分子构象，从而诱导材料发光。结合原位高压拉曼和配位键结合能理论计算进一步证实了经过不同压强处理，截留不同程度的跨空间n-π*相互作用，实现可控多色发光。基于这些压强处理样品，制备了系列荧光材料转换发光二极管(pc-LEDs)，显示其在多色显示和日光照明中的适用性。此工作不仅为非芳香互穿MOFs材料赋予了新的活力，还为多色显示和日光照明领域的发展提供了新的视角。

IRMOF-0纳米材料光致发光刺激响应行为和多色pc-LEDs的制备

该工作得到了邹勃教授的悉心指导和大力支持。第一作者为吉林大学超硬材料国家重点实验室博士研究生肖志豪。通讯作者为吉林大学杨新一教授。第二作者为吉林大学物理学院唐敖庆班21级本科生山硕，山硕在本工作中承担了原位高压光学测试和大量计算工作，于本科二年级进入邹勃团队开始科研工作，系统学习和掌握了高压加载技术、原位高压光学测量和高斯软件计算方法。

该工作得到了国家自然基金面上项目的资助，同时也得到了上海光源同步辐射BL15U1线站和北京光源同步辐射4W2 HP线站的大力支持。

论文全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403281