10月2日，国家脉冲强磁场科学中心用户北京大学赵达慧教授在有机双自由基分子的发光调控与自旋光学性质研究方面取得重要进展。研究团队通过引入咔唑给电子基团，显著提升了三线态有机双自由基的光致发光量子产率，并延长了光诱导自旋极化寿命，实现了发光性能与自旋特性的协同优化，相关研究成果以“Simultaneous enhancement of photoluminescence and spin-polarization lifetime in a carbazole-functionalized TTM diradical”为题发表在《化学科学》（Chemical Science）。该成果依托脉冲强磁场设施磁光谱实验站，厘清了磁场调控三重态发光机理。中心韩一波教授参与该研究并负责强磁场实验设计方案和结果讨论，曾玮康工程师完成了脉冲强磁场磁光谱实验。

有机自由基材料兼具独特的电子自旋特性与发光功能，在自旋光电子学和新型发光材料领域具有研究价值。然而，如何在提升发光效率的同时延长自旋极化寿命，协调发光性能与自旋动力学之间的关系，仍是该领域面临的重要问题。本研究通过引入咔唑基团对TTM双自由基进行功能化修饰，获得了新的双自由基材料DR2。与未修饰的DR1相比，DR2在PMMA薄膜中的室温光致发光量子产率由3.1%提高至18.8%，自旋极化寿命则由1.84ms延长至4.22ms，实现了发光性能与自旋极化寿命的同步改善。

脉冲磁场（0-50T）下测得的分散于PMMA薄膜（质量分数为1wt%）中的DR1（a、b）和DR2（d、e）的磁致发光光谱。其中，a、d分别为5K下的测量结果，b、e分别为30K下的测量结果；（c）DR1在623nm和750nm处的发射强度比；（f）DR2在694nm处的相对发射强度随磁场变化的关系，展示了不同温度下的磁场响应。

此次研究中，依托脉冲强磁场设施开展的强磁场发光谱实验是揭示材料发光机制与自旋态演化的重要手段。中心人员在最高50T的脉冲强磁场下，测量了分散于PMMA薄膜中的DR1和DR2在5K和30K下的磁致发光光谱，并分析DR1在623nm和750nm处的发射强度比，以及DR2在694nm处的相对发射强度随磁场的变化。结果显示，两种材料具有不同的磁场响应特征：DR1的发光变化主要与单重态和三重态布居的热再分布有关，而DR2呈现更复杂的多阶段磁场响应，其发射表现出接近纯三重态发光的特征。这些强磁场光谱结果从磁场调控发光的角度，为理解分子结构修饰如何影响激发态自旋布居及其演化提供了关键证据，并与时间分辨电子顺磁共振结果相互印证。

论文链接：https://doi.org/10.1039/d6sc03583c