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Engineering Long-Lived Blue Photoluminescence from InP Quantum Dots Using Isomers of Naphthoic Acid

化学 光致发光 磷光 量子点 光化学 发色团 激发态 纳米材料 分子 激子 纳米技术 光电子学 荧光 材料科学 原子物理学 有机化学 物理 量子力学
作者
Xingao Zhang,Margaret H. Hudson,Felix N. Castellano
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (8): 3527-3534 被引量:20
标识
DOI:10.1021/jacs.1c12207
摘要

Leveraging triplet excitons in semiconductor quantum dots (QDs) in concert with surface-anchored molecules to produce long-lifetime thermally activated delayed photoluminescence (TADPL) continues to emerge as a promising technology in diverse areas including photochemical catalysis and light generation. All QDs presently used to generate TADPL in QD/molecule constructs contain toxic metals including Cd(II) and Pb(II), ultimately limiting potential real-world applications. Here, we report newly conceived blue-emitting TADPL-producing nanomaterials featuring InP QDs interfaced with 1- and 2-naphthoic acid (1-NA and 2-NA) ligands. These constitutional isomers feature similar triplet energies but disparate triplet lifetimes, translating into InP-based TADPL processes displaying two distinct average lifetime ranges upon cooling from 293 to 193 K. The time constants fall between 4.4 and 59.2 μs in the 2-NA-decorated InP QDs while further expanding between 84.2 and 733.2 μs in the corresponding 1-NA-ligated InP materials, representing a 167-fold time window. The resulting long-lived excited states enabled facile bimolecular triplet sensitization of 1O2 phosphorescence in the near-IR and promoted sensitized triplet–triplet annihilation photochemistry in 2,5-diphenyloxazole. We speculate that the discovery of new nanomaterials exhibiting TADPL lies on the horizon as myriad QDs can be readily derivatized using isomers of numerous classes of surface-anchoring chromophores yielding precisely regulated photophysical properties.
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