【答疑】化学领域在线讲座，老师回答了这些问题

TTA上转换技术详解。讲座中，伍晚花副教授为大家解答了关于TTA上转换技术的种种疑问，还和大家分享了她所在课题组关于上转换发光性能优化方面的研究进展。在问答环节，不少小伙伴踊跃提问，我们也一一解答。下面一起来看看伍老师都回答了哪些问题吧~

问答集锦-伍晚花副教授

1、上转换效率是如何测的，是绝 对的量子产率吗？           

是相对法测定的，公式如下：

其中，代表所选用标准物的发光量子产率；A，I，h分别代表激发波长的吸光度，发射光谱的积分面积和实验所用溶剂的折射率；sam和std分别代表待测的上转换样品和标准样品。

2、氧气为什么对TTA有淬灭?                                                    

因为氧气的基态是三线态，可以猝灭光敏剂的激发三线态，即光敏剂将三线态能量传递给了氧气而非受体。

3、最 新的JACS中，PT-3的瞬态吸收光谱中，600-800的瞬态物种吸收峰为什么没有衰减完全？是因为有多个T态物种还是什么其他的原因呢？

我看到Pt-3的吸收峰是完全衰减了的。没有衰减完首先要考虑所选择时间范围是否合适，当然，更长寿命三线态物种的存在也是很有可能的，这个要具体情况具体分析。

4、现有一些有机余辉材料，无需除氧也能得到较强的磷光，这一部分材料能否用于TTA？

有机长余辉材料通常要在固相或晶体中，要限制了分子震动与转动才能发光，分散在溶液中可能就不发光了。TTA-UC要求光敏剂要将三线态的能量通过有效方式传递出来。原则上说，只要处于化合物的三线态能有效布居并有微秒级以上的三线态寿命，并能有效将能量传递出来就能作为光敏剂应用于TTA-UC。

5、有些光敏剂会不会对受体的发光有猝灭作用，如何选择光敏剂和受体?

是的，如果光敏剂的吸收和受体的发射有重叠的话是会发生这样的情况，特别是我们在使用超分子作用将二者组装成聚集体的时候，这种现象就更明显。所以我们在对光敏剂和受体进行选择的时候，是要避开这一点的；除了这点，光敏剂和受体的三线态能级是否匹配也是重中之重。

6、怎样才能实现共价联接？                                                     

化学合成

7、常见的光敏剂和受体有哪些？                                               

光敏剂主要是一些金属配合物如Ru、Pt、Ir等配合物，也有一些不含金属的，如含富勒烯的一些衍生物，选择光敏剂主要看该化合物的三线态是否能有效布居；受体分子主要是荧光量子效率高的一些稠环芳烃如9，10-二苯基蒽、苝以及它们的衍生物等。关于具体的光敏剂结构建议你可以参考一下综述Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5323，该综述对三线态光敏剂的结构种类、设计理念和光物理性质进行了详细的总结。

8、请问目前在生物成像领域，TTA的成果多么?                       

有不少的，JACS, 2012,134,5390; JACS, 2013,135, 5029; JACS, 2018,140, 5493, 提供给你参考。

9、所有的上转换材料都是有供体光敏剂和受体组成吗？           

一般都是的，但是不一定供体光敏剂和受体是两个独立的分子，光敏剂和受体也可以共价连接在一起。

10、您如何看待TTA真正用到太阳能电池上所带来的效率的提升问题，或者说它上转化效率得达到多少才能真正提升太阳能效率？因为这种材料与太阳能电池结合，会替换掉原本电池材料的吸收表面部分。

是的，目前TTA-UC真正应用于太阳能电池还有很多问题要解决，比如效率，比如材料与太阳能电池材料混合会改变太阳能电池本身效率，以及成本等问题。目前的应用主要还停留在将TTA-UC作为一个独立的器件，置于太阳能电池材料上，仅仅考虑将电池材料不能吸收的光上转换为高能量光。事实上，这种只适宜于实验室的研究，真正实现实际应用还有很长路要走。

11、第 一部分中Pt-5于Pt-3的瞬态吸收谱怎么看出系间穿越？ 

这都是一些基础配合物，他的系间穿越效率是可以做到100%的，这是基础配合物的特点，而我们从瞬态吸收看出激发态有不同的属性。这个问题我的理解是怎么看出ML三线态和LL三线态的问题，这是可以根据吸收分的位置去归属的。比如落在比上的三线态，在600-700的范围内，有较强的吸收。

12、功率增加了强度变化的斜率低是不是因为共振偏移了？    

功率增加了强度是一定会发生变化的，激发光强度增加了以后发射强度一定会增加。TTA上转换是个双光子吸收的过程，第 一阶段当光子密度小的时候，需要吸收两个光子才能发射出一个光子，所以光子密度低时激发光的强度和功率密度呈现二次方的关系，当功率密度增加到一定程度以后，上转换的发射光强度和功率密度呈现一次方的关系。呈现一次方的关系后，上转换的效率就不会随着功率密度的增大而提高，表明上转换效率达到了最 大值。

14、如何有效避免氧气对TTA的淬灭？                                        

氧气对TTA上转换的发光产生淬灭确实是一个大问题，我们实验室的做法就是用置换除氧的方法，在测验前会进行惰性气体除氧，实验也会在惰性气体的保护下进行。

15、TTA作为另一种延迟荧光现象，他的瞬态发射光谱和TADF的有什么区别？比如温度对寿命的响应等。

我想这位听众应该是想问温度对TTA上转换寿命有什么影响，因为TTA上转换寿命和一般的荧光团寿命有很大的不同，它和很多因素有关，比如光敏剂三线态的寿命，进行TTA湮灭等，它和这些过程的效率是有关系的。温度肯定会有影响，但是目前还没有人去研究它和寿命长短的关联。

16、为什么供体浓度远低于受体浓度？                             

TTA上转换时光敏剂浓度要低于受体浓度，具体原因是光敏剂将能量传递给受体分子，是受体分子去发光，处于三线态的受体分子再去接触另一个受体分子就会发生湮灭，两个处于三线态的分子只能产生一个单线态分子，所以正常情况下至少需要保证受体浓度是光敏剂浓度的两倍。但是TTA产生一个单线态是有一定几率的，所以通常情况下我们会采取这个措施。

17、老师有关注过TTA的逆过程-单线态裂分的研究吗？能否讲一讲这方面的研究前沿。

这是一个很热门的研究，我个人很想开展这一块的研究工作但是目前没有太多的研究成果，我了解的单线态裂分是一个单线态裂分成两个三线态以后，如何分离是主要问题。希望可以作进一步的研究。

18、怎么理解阈值？                                                             

对于TTA上转换性能优劣来说，其实我们是希望获得一个比较低的阈值，在这个阈值以上TTA上转换已经非常有效了，效率不会再提高了，在阈值以下就代表通过增加功率，效率还能进一步提高。如果在高阈值下才能得到高的上转换效率就代表实际应用时会受到限制，所以我们希望在低阈值下能实现高效TTA上转换

19、实现上转换必须得有供体光敏剂和多个受体分子吗？         

是的，不一定是不同种类的受体分子，一种受体分子就可以，只是它的浓度在一般情况下要比光敏剂的浓度大至少两倍以上。但是不是说浓度在1:1时就不能进行上转换，只是一般情况下受体浓度越高上转换效率也会越高。

20、MLCT的寿命为什么比LLCT要短？                                    

这里面最主要的问题是金属参与的问题，MLCT就相当于金属的参与度更大一些，而LLCT表示磷光团离金属距离远一些，收到的效应要小一些，所以MLCT的效率长一些。