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近日，娱乐城 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教授课题组与娱乐城 无机合成与制备化学全国重点实验室方千荣教授合作，利用压强处理工程和空间位阻效应实现芘基亚胺共价有机框架（COFs）材料Py-Da-4CH₃-COF黄色荧光增强与截获，荧光量子产率从14.7%显著提高到91.5%。相关研究成果以“Pressure-driven steric hindrance engineering for maximizing photoluminescence in covalent organic frameworks”为题发表在《Science Advances》上。

高性能智能光致发光材料在显示器件、生物成像及化学传感等领域具有广阔的应用前景。COFs材料因其长程有序的π共轭结构、可定制的功能基元，以及丰富的电子跃迁模式，为构建智能响应型发光材料提供了独特的平台优势。然而，由于存在π-π堆积和分子内旋转等非辐射跃迁过程，在COFs材料中实现高品质发光高压相的常压截获一直是该领域亟待解决的关键科学问题。此前，杨新一教授课题组利用压强处理工程成功实现MOFs材料的单色荧光增强（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210836）、压强诱导MOFs材料蓝色/多色发光并截获（Adv. Mater. 2023, 35, 2211729; Adv. Mater. 2024, 36, 2403281）、压强诱导有机分子材料多色发光并截获（Nat. Commun. 2025, 16, 8780）、压强诱导MOFs材料多色可调荧光/磷光发射并截获（Nat. Commun. 2025, 16, 696; Nat. Commun. 2025, 16, 4166）、压强诱导有机小分子白光发射并截获（Nat. Commun. 2024, 15, 7778）、压强调控主客体卤键有机框架实现全可见光谱变色（Nat. Commun. 2026, 17, 1682）。基于前期对材料光物理过程的有效调控，杨新一课题组利用压强处理工程和增强的空间位阻效应改变COFs的分子堆积构型，在环境条件下实现了COFs的高品质发光。

在本工作中，杨新一教授课题组设计了一系列具有不同数量甲基基团的芘基亚胺COFs，分别为Py-Da-COF、Py-Da-2CH₃-COF和Py-Da-4CH₃-COF，通过压强处理工程将Py-Da-4CH₃-COF的荧光量子产率从14.7%显著提高到91.5%，超过了之前报道的COFs材料。原位高压光谱表征与第一性原理计算分析表明，Py-Da-4CH₃-COF因具有较多的甲基基团使其有更大的空间位阻，进而提高了相变势垒，使结构从初始的滑移AA堆积构型转变为不可逆的准AB堆积构型。这种结构使具有较大的π共轭体系的芘基团发生完全层间位移，抑制了因π-π堆积引起的发光猝灭并限制了甲基基团的C-H振动，使压强处理后的Py-Da-4CH₃-COF的荧光量子产率得到了显著提高。相比之下，Py-Da-2CH₃-COF具有较小空间位阻，其结构经压强处理后从初始的重叠AA堆积构型转变为滑移AA堆积构型。尽管压强处理后Py-Da-2CH₃-COF中的芘基团发生了部分层间位移，但层间距也相应的减小，在两种协同作用下导致发光强度恢复到初始状态。而没有甲基基团的Py-Da-COF经压强处理后芘基团没有发生层间滑移，但其层间距减小，使得π-π堆积相互作用增强，导致发光强度弱于初始状态。此外，基于大腔体压机制备宏量压强处理后的Py-Da-4CH₃-COF样品，制备了黄光pc-LEDs，显示了其在照明等方面的应用潜力。该研究揭示了分子设计与压强工程的协同调控机制，为发展高品质发光COFs材料提供新途径。

图：通过压强处理工程和空间位阻效应实现Py-Da-4CH₃-COF高品质发光高压相的常压截获。

娱乐城 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王艺璇副研究员为本文的第一作者，娱乐城 无机合成与制备化学全国重点实验室“鼎新学者”博士后刘耀祖为共同第一作者。本文通讯作者为娱乐城 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、邹勃教授和娱乐城 无机合成与制备化学全国重点实验室方千荣教授。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。

文章全文链接：

//doi.org/10.1126/sciadv.aeb5242