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杨新一教授等人基于压强处理工程调控Zn-IPA金属-有机框架（MOFs）材料的结构刚性和配位构型，实现了Zn-IPA高效荧光/磷光混合型白光发射。相关成果以“Pressure treatment enables white-light emission in Zn-IPA MOF via asymmetrical metal-ligand chelate coordination”为题发表在《Nature Communications》（Nat. Commun. 2025, 16, 696）上。

荧光/磷光混合型MOF材料因其高激子利用率、独特的孔道结构和跃迁多样性，在构建白光材料方面具有显著优势。然而，在非掺杂的单组分荧光/磷光混合型MOFs中，平衡单重态激子和三重态激子的布居，实现高效的荧光/磷光混合型白光发射仍然是一个巨大的挑战。压强能够在不改变化学组分的情况下，有效调节分子构型以及分子内和分子间相互作用，优化系间窜越、辐射跃迁和非辐射跃迁等荧光/磷光光物理过程。基于此，杨新一课题组提出利用压强处理策略调节MOFs的结构刚性和配位构型，加快其系间窜越过程，提高磷光发射效率，实现荧光/磷光混合型白光发射。

图：基于压强处理工程实现高效荧光/磷光混合型蓝光和白光发射

在本工作中，杨新一课题组选择以四配位模式的Zn-IPA MOF作为研究对象，通过压强处理工程定向调控MOFs结构刚性和配位构型，成功在环境条件下提高其系间窜跃效率，将磷光量子产率从7.7 %提高到37.5 %；实现高效荧光/磷光混合型白光发射，量子产率（PLQY）从初始的20.9 %显著提高至81.3%。原位高压紫外-可见光吸收光谱、红外吸收光谱、同步辐射X射线衍射和密度泛函理论计算表明：（1）压强处理工程能够诱导Zn-IPA由对称-反对称侨联配位转变为金属-配体不对称螯合配位，使其发生电子结构相变，产生新的电子态。该电子态能够有效降低单重态和三重态之间的能隙差∆E_ST，从而加速Zn-IPA的系间窜越过程，提高磷光发射效率，最终平衡单重态和三重态激子的布居，实现荧光/磷光混合型白光发射。（2）压强处理工程能够增强Zn-IPA分子间C-H···π相互作用，提高其结构刚性，进而抑制单重态激子和三重态激子的非辐射能量耗散，提高Zn-IPA发射效率。（3）不同程度的压强处理能够定向调控Zn-IPA的结构刚性和配位构型：较低的压强处理（~11 GPa）能够增强Zn-IPA的结构刚性，截获PLQY为87.0 %的明亮蓝光发射；较高的压强处理（~20 GPa）能够在增强Zn-IPA结构刚性的同时，截获金属-配体不对称螯合配位，从而在环境条件下实现高效荧光/磷光混合型白光发射。本工作利用不同程度的压强处理工程将高效荧光/磷光态“定向截获”至常压，为环境条件下高效多色编码材料的设计和开发提供了新策略。

吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室杨青博士为本文的第一作者，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、邹勃教授和吉林大学化学学院白福全教授。该工作得到了国家自然科学基金项目资助，同时也得到了北京光源同步辐射4W2线站、上海光源同步辐射BL15U1线站和国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置B1线站的大力支持。

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https://www.nature.com/articles/s41467-025-55978-9