长余辉发光材料能够存储能量并缓慢发光,在生物成像、信息技术、传感器等领域有着重要的潜在应用。有机材料中,三线态磷光被广泛用以提升发光延迟时间;近年来,借助电荷分离态,在多种有机给受体复合体系中,长余辉发光性能得以大幅提升,发光持续时间能够达到小时量级。尽管如此,给受体复合体系中的电荷分离机制的研究刚起步,现有大多解释借助有机光伏体系的研究结论,认为电荷分离过程起源于光激发界面电荷转移单重态。为深入研究给受体有机长余辉发光机制,论文拓展了多时间尺度的瞬态吸收光谱学方法,在典型给受体体系中发现了三线态中间态主导的电荷分离过程。主要研究结果总结如下:1)研发了微秒分辨的长延迟时间的瞬态吸收光谱技术。长余辉发光过程涉及到飞秒到秒等不同时间尺度的激发态动力学行为,现有研究有机长余辉发光材料中的激发态的主要依赖时间分辨发光光谱技术,用以检测发光能级的动态过程。为能全面揭示激发态过程,特别是不发光的如自旋三重态的角色,特别开发了微秒分辨的长延迟时间的瞬态吸收光谱技术,结合课题组成熟的飞秒和纳秒时间分辨的光谱学方法,实现多尺度激发态动力学的测试方法。2)系统研究了典型的小分子复合TMB/PPT体系从光激发到长余辉发光的动力学过程,发现了三线态主导的电荷分离通道。瞬态吸收光谱表明,光激发生成的电荷转移单重态,经过系间窜越,高效转换成自旋三重中间态,该激发态主导电荷分离过程。结合温度依赖实验,电磁顺磁共振和量子化学计算,三重中间态是由系间窜越形成的给体局域激发三重态和随之能量转移产生的界面电荷转移三重态组成,后者进一步分离成电荷分离态,扩散后重新复合产生长余辉发光。三重态电荷分离机制的提出对设计有机给受体长余辉发光材料提供新的思考角度,也会进一步推动三重态有机光电子应用。