近日，理学院化学系雷川虎教授课题组在国际顶级化学期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表题为“Lemniscular BODIPY Array of Expanded Porphyrinoids: A π-Conjugated Macrocycle Exhibiting Bright Near-Infrared Circularly Polarized Luminescence”的研究论文。理学院博士研究生杨存为论文第一作者，化学系雷川虎教授为论文唯一通讯作者，上海大学化学系为第一完成单位和唯一通讯单位。
圆偏振发光（CPL）材料在三维显示、信息安全及下一代光子技术等领域具有重要应用潜力，近年来已成为有机合成化学与光电材料领域共同关注的研究热点。然而，传统手性分子（如有机小分子、镧系配合物、螺烯类化合物）通常仅表现出低至中等水平的圆偏振发光亮度（BCPL），且其发射波长局限于紫外-可见光区。因此，发展兼具近红外发射和高BCPL的圆偏振发光体系具有重要的科学意义与挑战性。理学院化学系超分子化学与催化研究中心雷川虎课题组近年来围绕刚性扩展卟啉体系开展了系统研究，设计合成了多种功能化的刚性扩展卟啉大环化合物，并系统探索了其在光学材料、拓扑手性和生物分子识别等方面的应用（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1987; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 13063; Chem. Sci. 2022, 13, 692; Chem. Sci. 2022, 13, 7276; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8194; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202212770; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202413962）。
近日，该团队在前期研究基础上提出了一种新颖的“刚性扩展卟啉+BODIPY”策略。研究人员设计了一类基于9,9’-螺二芴的扩展卟啉大环，并进一步与BF2配位，成功构建了基于刚性扩展卟啉的BODIPY阵列。该结构中，9,9’-螺二芴的刚性骨架与BF2配位有效锁定了“8”字形大环构象，显著抑制了激发态的非辐射跃迁。同时，四个BODIPY单元之间的激子耦合相互作用，使该扩展卟啉-BODIPY阵列展现出覆盖600–835 nm范围的近红外圆偏振发光。尤为值得关注的是，该体系的最大发射峰位于704 nm，发光不对称因子（glum）高达0.007，在近红外I区的BCPL值达到255.1 M⁻1 cm⁻1，显著优于目前已报道的同类手性发光体系。该工作首次将刚性扩展卟啉大环与BODIPY阵列作为协同元素引入CPL性质研究，不仅展示了刚性扩展卟啉在高性能手性光学材料发展中的独特潜力，也深化了对刚性扩展卟啉构象与其光物理性质的理解，为新型扩展卟啉基材料体系的设计提供了新思路。
该工作得到国家自然科学基金项目（22471154，22171179）和上海大学的经费支持，论文光物理性质计算及相关测试得到了物理系量子中心Jeffery Reimers教授、材料基因组工程研究院冯凌燕教授以及分析测试中心邵敏、化学系宋艳红老师的大力帮助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.6c04793
