《Science》子刊：首次通过AFM观察到具有高光致发光效率的单股配位聚合物形貌

众所周知，聚合物的异质结构能够赋予聚合物多种功能。已经有很多研究报道了基于无规、嵌段共聚物的各种功能和特性；基于非共价键的超分子聚合物在近年来也得到飞速发展。聚合物科学最终目标的其中之一就是像自然一样利用一维的单股聚合物纤维，如决定蛋白初级结构的DNA基本序列。但是合成的一维单股聚合物还没有能够被广泛应用。

东京大学的Ryota Sakamoto教授最近报道了含有双联吡咯啉类锌（II）（bis(dipyrrinato)zinc(II)）复合物的一维配位均质聚合物，这些一维配位聚合物能够在超声作用下在有机相中剥离得到。并且，将样品分散液滴涂在高阶热解石墨上后，可以通过AFM清楚观察到聚合物形成的单股结构。这些单股聚合物具有热电转化、光电转化和圆偏振发光等性能。

作者基于此进一步制备了具有异质结构的配位聚合物，其结构如图1所示。聚合物的刚性和空间骨架使得其能够被剥离形成单股聚合物。这篇文献主要有以下三个亮点：（1）首次通过AFM观察到合成的一维单股异质聚合物；（2）提高了双联吡咯啉类锌（II）普遍较差的光致发光能力；（3）建立一个数值模型解释增强的光致发光性能，证明线间快速激子迁移的存在。

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图1 均质和异质配位聚合物的合成过程示意图

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图2 单股异质聚合物的AFM照片及高度分析

从AFM照片中可以看出，单股异质聚合物的长度可以达到1.4 ~ 3.0 μm，单股聚合物的平均高度为1.30 ± 0.01 nm。与均质聚合物相比，这种具有异质结构的聚合物能够将光致发光效率由3~10%提高到32%。

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图3 光致发光性能激子迁移示意图

图3阐述了异质聚合物光致发光性能增强的原理，进而证明线间快速激子迁移的存在，主要包括图3B中path 1两个配体之间的激子迁移和path 2~4中其他距离上的荧光共振能量转移。

该工作发表在Science Advances上，DOI: 10.1126/sciadv.aau0637