近日，吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室/综合极端条件高压科学中心邹勃教授团队杨新一课题组利用高压调控π−π堆叠构型实现二维共价有机框架（COFs）材料的多色发射增强。相关研究成果以“Boosting Multicolor Emission Enhancement in Two-Dimensional Covalent−Organic Frameworks via the Pressure-Tuned π−π Stacking Mode”为题发表在国际学术期刊《Nano Letters》上。

基于可设计的拓扑结构，COFs材料能够将不同荧光单元直接组合到框架中，在开发高效发光材料方面具有独特的优势。然而，由于分子内旋转，振动和强π−π相互作用，导致大多数二维COFs材料表现出较弱的发光特性。压强作为独立于温度和化学组分的基本热力学参量，可以有效调控物质的晶体结构和电子结构，赋予材料优异的光学性能。基于此，杨新一课题组提出利用压强调控分子间相互作用和分子堆叠构型，实现初始弱荧光二维COFs材料的高效黄光发射和显著变色行为。

在本工作中，杨新一课题组选择初始荧光较弱的三嗪三苯基亚胺COF （TTI-COF）作为研究对象，通过压强工程实现了明显的荧光增强。与初始状态相比，在2.7 GPa实现了24倍的黄光增强，超过了迄今为止其他具有压强诱导荧光增强（PIEE）行为的晶体多孔材料。相应的荧光量子产率从初始的3.3%提高到71.6%，这是首次在二维COFs材料中实现了PIEE。此外，在1atm到 10.2 GPa的压强范围内，TTI-COF表现出明显的从暗黄色到红色的压致变色行为。原位高压红外吸收光谱、拉曼光谱、瞬态吸收光谱和密度泛函理论计算表明：压强工程有效的限制了C-H键和C-N键的振动，促进了π−π偏移堆叠构型的形成。这有效地抑制了非辐射跃迁，实现TTI-COF的明亮黄光发射。在此过程中，带隙减小和分子间相互作用的增强导致其发射红移。我们的研究为设计具有高光致发光性能的二维COFs材料提供了全新的思路。

吉林大学综合极端条件高压科学中心王艺璇助理研究员为第一作者，本文通讯作者为吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室/综合极端条件高压科学中心杨新一教授，并得到了邹勃教授的悉心指导。该工作得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助，同时也得到了国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置B2线站的大力支持。

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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04949