完全に結合したポルフィリンガラス：1μmを超える近赤外蛍光のための集合的な光産卵アンテナ

「エネルギーギャップ法則」と望ましくない凝集により、最も狭い分子軌道低い分子眼窩帯のギャップが励起子の不活性化で遭遇する拡張πシステム。このジレンマは、一般に、有機πシステムの近赤外（NIR）発光を妨害します。洗練された補助的に積み重ねられたπシステムは、指数関数的に尾のある障害を伴うことが知られています。尾状態蛍光の強化は、次のように予想される集団光吸収アンテナ効果を備えたNIRフォトルミネッセンスを達成するのに有利です。（i）強度の電子吸収による効率的な光放射能力、（ii）長距離励起子移動への移動発色団部位の高い空間密度に基づいた尾状態、および（iii）内側のフィルター効果を回避するためのNIR放射の実質的な伝達。凝集誘発性蛍光の抑制の抑制は、NIR-luminescence材料の集合的な光放射アンテナを実現する可能性があります。この研究では、「ポルフィリンガラス」と呼ばれるアモルファス型を採用する完全にπ共役したポルフィリンに基づいて、1138 nmの自立したポルフィリンフィルムの強化されたテールステートNIR蛍光を1138 nmで開示します。

Expanded π-systems with a narrow highest occupied molecular orbital-lowest unoccupied molecular orbital band gap encounter deactivation of excitons due to the "energy gap law" and undesired aggregation. This dilemma generally thwarts the near-infrared (NIR) luminescence of organic π-systems. A sophisticated cofacially stacked π-system is known to involve exponentially tailed disorder, which displays exceptionally red-shifted fluorescence even as only a marginal emission component. Enhancement of the tail-state fluorescence might be advantageous to achieve NIR photoluminescence with an expected collective light-harvesting antenna effect as follows: (i) efficient light-harvesting capacity due to intense electronic absorption, (ii) a long-distance exciton migration into the tail state based on a high spatial density of the chromophore site, and (iii) substantial transmission of NIR emission to circumvent the inner filter effect. Suppression of aggregation-induced quenching of fluorescence could realize collective light-harvesting antenna for NIR-luminescence materials. This study discloses an enhanced tail-state NIR fluorescence of a self-standing porphyrin film at 1138 nm with a moderate quantum efficiency based on a fully π-conjugated porphyrin that adopts an amorphous form, called "porphyrin glass".