バタフライ分子における固体状態の発光増強の起源に光を当てる

Shedding light on the origin of the-solid state luminescence enhancement in butterfly molecules.

• Antonio Sánchez-Ruiz
• Julián Rodríguez-López
• Andrés Garzón-Ruiz
• Sonia B Jiménez-Pulido
• Nuria A Illán-Cabeza
• Amparo Navarro
• Joaquin C Garcia Martinez

抄録

溶液中で暗黒状態を示す化合物で固体発光増強(SLE)を生成するために、異なる分子戦略が慎重に評価されてきた。蝶の形をしたα-フェニルスチリルアレン誘導体を設計し、親スチリルアレン化合物の固体蛍光発光を改善することを目的として初めて合成した。これらのバタフライ分子は溶液中では蛍光を発しないが、そのうちの1つ(1,2,4,5,5-テトラ(α-フェニルスチリル)ベンゼン)は、ドロップキャスト試料では68%と高い蛍光量子収率を示し、結晶状態では31%であった。対照的に、1,3,5-トリス(α-フェニルスチリル)ベンゼンおよび4,6-ビス(α-フェニルスチリル)ピリミジンは、SLEを示さなかった。固体状態でのこれらの化合物の異なる光物理的挙動の起源を解明するために、一連の蛍光分光実験と密度汎関数理論計算を実施した。その結果、ルミノゲンにおけるSLE効果を制御するための合理的な戦略は、固体状態での分子特性と分子間/分子内相互作用の微妙なバランスに依存していることが示された。

Different molecular strategies have been carefully evaluated to produce Solid-State Luminescence Enhancement (SLE) in compounds that show dark states in solution. A set of α-phenylstyrylarene derivatives with a butterfly-shape has been designed and synthesised for the first time with the aim of improving the solid-state fluorescence emission of their parent styrylarene compounds. Although these butterfly molecules are not fluorescent in solution, one of them (1,2,4,5-tetra(α-phenylstyryl)benzene) exhibited a fluorescence quantum yield as high as 68% in a drop cast sample and 31% in its crystalline form. In contrast, 1,3,5-tris(α-phenylstyryl)benzene and 4,6-bis(α-phenylstyryl)pyrimidine did not show SLE. A range of fluorescence spectroscopy experiments and Density Functional Theory calculations were carried out to unravel the origin of the different photophysical behaviour of these compounds in the solid state. The results indicate that the rational strategy to control the SLE effect in luminogens depends on a delicate balance between molecular properties and inter-/intramolecular interactions in the solid state.

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