[发明专利]一种光化学除去氧气来保护光敏剂的三重激发态的方法及其应用

说明书

本发明提供一种光化学除去氧气来保护光敏剂的三重激发态的方法及其应用，所述方法为：向溶剂中加入光敏剂，并使用激发光照射含有光敏剂的溶剂。本发明所述方法中溶剂无需通过惰性气体鼓泡等除氧措施，可直接在空气条件下光照含有光敏剂的溶剂就能够除去溶剂中的氧气，磷光逐渐在溶剂中变强。本发明还涉及到利用本发明所述方法通过凝胶进行光刻，以及在空气条件下实现三重态‑三重态湮灭光子上转换。

技术领域

本发明属于非线性光学材料领域，涉及一种光化学除去氧气来保护光敏剂的三重激发态的方法及其应用。

背景技术

三重态：处于基态的光敏剂分子，吸收特定波长的激发光，分子从基态吸收能量跃迁到单重激发态，之后由于分子本身的刚性或者分子和重金属配位，由于重金属效应的存在下，分子间的能量能够发生系间窜越，从单重激发态到三重激发态。如果分子直接从单重激发态以光的形式发射能量回到基态，这个过程为荧光发射，寿命一般是纳秒级别的，如果分子从单重激发态跃迁到三重态，从三重态以光的形式发射能量回到基态，这个过程为磷光发射。由于从单重激发态跃迁到三重激发态是违反自旋规则的，这个过程需要一定的时间，因此磷光的寿命相对于荧光的寿命来说，会大几个数量级，一般为微秒级别。

由于磷光的寿命能达到微秒级别，空气中的分子氧气在能级和对称性上和磷光相匹配，因此磷光很容易被空气中的氧气所猝灭，使磷光分子三重态的能量转移到氧气，分子氧气受到了磷光的能量激发之后，从三重态跃迁到单重态。单重态氧由于能量比分子氧气高，因此更加不稳定，更容易和有机化物发生氧化作用，破坏有机物。而磷光的能量不是通过光的形式发射，而是被氧气猝灭，因此磷光在有氧条件下不容易被检测到。磷光在生物成像、OLED和有机化合物鉴定等方面具有非常广阔的应用，因此保护磷光不被氧气猝灭非常有意义。

溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体(在干凝胶中也可以是气体，干凝胶也称为气凝胶)，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。没有流动性。内部常含有大量液体。由于凝胶内部有致密的网状结构，能够限制溶剂以及分子氧气的传递，因此凝胶可以作为一个比较好的介质来保护磷光。一般凝胶用于保护磷光方面的制备步骤是在真空条件下将凝胶剂加入到含有光敏剂的溶剂中，通过加热溶解凝胶剂，在温度冷却下来之后，形成凝胶。

三重态-三重态湮灭光子上转化是指，处于基态的给体在激光或者其他光源在特定波长的照射下，吸收能量跃迁到单重激发态，之后通过系间窜越到达三重激发态，之后与处于基态的受体分子通过碰撞进行能量转移，处于基态的受体会吸收处于三重激发态的给体的能量，受体分子从基态跃迁到三重激发态，两个受体的三重激发态分子能够互相碰撞实现能量转移，有可能导致其中一个受体从三重激发态跃迁到单重激发态，之后从单重激发态发出荧光回到基态，另一个处于三重激发态的受体的分子在能量传递完之后直接回到基态。这里面发出受体发出荧光的波长要小于入射光的波长。由于所需激发光的能量密度低(通常低于100mW/cm²)，吸光能力强、上转换量子产率高、激发发射波长可调等优点，TTA上转换在太阳能利用领域、三维光存储、荧光分子生物标记和光动力学治癌等高科技领域表现出良好的应用前景和高附加价值。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种光化学除去氧气来保护光敏剂的三重激发态的方法及其应用，所述方法能够简单有效的方法去保护磷光不被空气中的氧气猝灭，并且将其应用在光刻和三重态-三重态湮灭光子上转换这两个方面。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种光化学除去氧气来保护光敏剂的三重激发态的方法，所述方法为：向溶剂中加入光敏剂，并使用激发光照射含有光敏剂的溶剂。