[發明專利]一種光化學除去氧氣來保護光敏劑的三重激發態的方法及其應用

在審

• 申請號: 201810245907.2
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108359267A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 林進雄;萬仕剛;陸為
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C09B47/04
• 分類號: C09B47/04;C09B57/00;C09B57/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種光化學除去氧氣來保護光敏劑的三重激發態的方法及其應用，所述方法為：向溶劑中加入光敏劑，并使用激發光照射含有光敏劑的溶劑。本發明所述方法中溶劑無需通過惰性氣體鼓泡等除氧措施，可直接在空氣條件下光照含有光敏劑的溶劑就能夠除去溶劑中的氧氣，磷光逐漸在溶劑中變強。本發明還涉及到利用本發明所述方法通過凝膠進行光刻，以及在空氣條件下實現三重態?三重態湮滅光子上轉換。

技術領域

本發明屬于非線性光學材料領域，涉及一種光化學除去氧氣來保護光敏劑的三重激發態的方法及其應用。

背景技術

三重態：處于基態的光敏劑分子，吸收特定波長的激發光，分子從基態吸收能量躍遷到單重激發態，之后由于分子本身的剛性或者分子和重金屬配位，由于重金屬效應的存在下，分子間的能量能夠發生系間竄越，從單重激發態到三重激發態。如果分子直接從單重激發態以光的形式發射能量回到基態，這個過程為熒光發射，壽命一般是納秒級別的，如果分子從單重激發態躍遷到三重態，從三重態以光的形式發射能量回到基態，這個過程為磷光發射。由于從單重激發態躍遷到三重激發態是違反自旋規則的，這個過程需要一定的時間，因此磷光的壽命相對于熒光的壽命來說，會大幾個數量級，一般為微秒級別。

由于磷光的壽命能達到微秒級別，空氣中的分子氧氣在能級和對稱性上和磷光相匹配，因此磷光很容易被空氣中的氧氣所猝滅，使磷光分子三重態的能量轉移到氧氣，分子氧氣受到了磷光的能量激發之后，從三重態躍遷到單重態。單重態氧由于能量比分子氧氣高，因此更加不穩定，更容易和有機化物發生氧化作用，破壞有機物。而磷光的能量不是通過光的形式發射，而是被氧氣猝滅，因此磷光在有氧條件下不容易被檢測到。磷光在生物成像、OLED和有機化合物鑒定等方面具有非常廣闊的應用，因此保護磷光不被氧氣猝滅非常有意義。

溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網狀結構，結構空隙中充滿了作為分散介質的液體(在干凝膠中也可以是氣體，干凝膠也稱為氣凝膠)，這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。沒有流動性。內部常含有大量液體。由于凝膠內部有致密的網狀結構，能夠限制溶劑以及分子氧氣的傳遞，因此凝膠可以作為一個比較好的介質來保護磷光。一般凝膠用于保護磷光方面的制備步驟是在真空條件下將凝膠劑加入到含有光敏劑的溶劑中，通過加熱溶解凝膠劑，在溫度冷卻下來之后，形成凝膠。

三重態-三重態湮滅光子上轉化是指，處于基態的給體在激光或者其他光源在特定波長的照射下，吸收能量躍遷到單重激發態，之后通過系間竄越到達三重激發態，之后與處于基態的受體分子通過碰撞進行能量轉移，處于基態的受體會吸收處于三重激發態的給體的能量，受體分子從基態躍遷到三重激發態，兩個受體的三重激發態分子能夠互相碰撞實現能量轉移，有可能導致其中一個受體從三重激發態躍遷到單重激發態，之后從單重激發態發出熒光回到基態，另一個處于三重激發態的受體的分子在能量傳遞完之后直接回到基態。這里面發出受體發出熒光的波長要小于入射光的波長。由于所需激發光的能量密度低(通常低于100mW/cm²)，吸光能力強、上轉換量子產率高、激發發射波長可調等優點，TTA上轉換在太陽能利用領域、三維光存儲、熒光分子生物標記和光動力學治癌等高科技領域表現出良好的應用前景和高附加價值。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種光化學除去氧氣來保護光敏劑的三重激發態的方法及其應用，所述方法能夠簡單有效的方法去保護磷光不被空氣中的氧氣猝滅，并且將其應用在光刻和三重態-三重態湮滅光子上轉換這兩個方面。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種光化學除去氧氣來保護光敏劑的三重激發態的方法，所述方法為：向溶劑中加入光敏劑，并使用激發光照射含有光敏劑的溶劑。