基于BTD-BTZ杂化结构的近红外发光波导材料设计与光物理机制研究

　　【编辑推荐】本研究针对有机NIR（近红外）发光材料合成复杂、波导性能不足的问题，设计并合成了三种5H-[1,2,5]噻二唑并[3,4-f]苯并三唑（BTD-BTZ）衍生物。通过融合BTZ（苯并三唑）与BTD（苯并噻二唑）核心，实现了800 nm以上的NIR发射及优异的光波导行为，为光通信、生物成像等领域提供了新型材料解决方案。

　　

在光电子技术领域，近红外（NIR）发光材料因其在光纤通信（1550 nm窗口）、生物组织穿透成像等方面的独特优势备受关注。然而，传统有机NIR材料面临合成复杂、易聚集淬灭等挑战。西班牙卡斯蒂利亚-拉曼查大学的研究团队创新性地将苯并三唑（BTZ）的稳定性与苯并噻二唑（BTD）的强受体特性融合，设计出新型杂化核心5H-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-f]benzotriazole（BTD-BTZ），相关成果发表于《Dyes and Pigments》。

研究采用Stille偶联反应构建分子骨架，通过微波辅助合成优化反应效率，结合慢扩散结晶技术获得高质量单晶。光物理表征涵盖紫外-可见吸收、荧光光谱及量子化学计算，波导性能通过显微荧光成像系统评估。

【Synthesis】
通过硝化、Stille偶联和溴化反应构建BTD-BTZ骨架，引入苄基修饰（BTD-BTZ2/3）显著提升晶体质量，为后续波导测试奠定基础。

【Conclusions】
三种衍生物均实现>800 nm的NIR发射，其中BTD-BTZ2/3展现出优异的光波导行为。理论计算证实杂化核心有效缩小HOMO-LUMO能隙，溶致变色实验揭示极性敏感发射特性。

该研究首次报道了BTD-BTZ衍生物的NIR波导性能，其分子设计策略为开发新型光电子器件提供了重要参考。团队特别指出，苄基修饰可抑制π-π堆积导致的效率损失，这一发现对解决有机发光材料的聚集淬灭问题具有普适意义。研究获得西班牙国家研究计划（PID2020-119636GB-I00）等多项基金支持，Iván Torres Moya为通讯作者。