近日，轮盘游戏 马云教授、赵强教授团队在国际期刊 Angewandte Chemie International Edition发表题为《Control of Conformation and Spin for Programmable Singlet-Triplet Exciton Balance in Through-Space Charge-Transfer Emitters》（Angew. Chem. Int. Ed.2026, e5167793）的研究论文。该工作实现了溶液体系中单线态与三线态激子比例的可编程调控，构建了兼具强度型与比率型响应模式的氧气传感器体系。论文第一作者为博士后李建港，通讯作者为马云教授、佘鹏飞教授和赵强教授。
在溶液体系中实现单线态与三线态激子比例的连续、可预测调控，对有机分子体系提出了更高要求。然而，由于电子结构、构象动力学与非辐射衰变过程之间的复杂耦合，传统有机发光体系难以在保持构象灵活性的同时实现高效且可控的三线态利用，严重制约了其在传感与光电领域中的应用。近年来，空间电荷转移（TSCT）发光体系因其可调结构与潜在的热活化延迟荧光（TADF）特性受到关注，但其在溶液中实现激子路径的精确调控仍面临挑战。
针对上述问题，研究团队创新性地提出一种配位激活策略，在溶液体系中以烷基链长度作为构象开关调控折叠几何构型与单线态-三线态能隙，同时以卤素种类作为开关调节自旋轨道耦合强度，二者协同实现对激子行为的编程调控。在此基础上，团队设计并合成了一系列柔性给体-σ-受体配体Cz-nC-TPP（n = 2、4、6、8）。研究表明，配体在未配位时主要呈现局域激发态发光，寿命处于纳秒尺度，且对氧气不敏感；而在与ZnX2配位后，无需共价结构重构即可激活TSCT通道，产生微秒级延迟荧光，表现出典型的TADF特征。进一步研究发现，烷基链长度对体系发光行为具有关键影响：随着链长增加，ΔEST由0.0713 eV（n = 2）逐步降低至0.004 eV（n = 6），显著促进反系间窜越过程；同时，卤素调控SOC强度（约4.7-5.9 cm-1），实现对三线态参与程度的精细调控。其中，以Cz-6C-TPP-ZnBr2表现最为优异，其延迟发光寿命达到12.4 μs，光致发光量子效率（PLQY）为19.96%，氧猝灭常数Ksv达0.361 %⁻¹，实现了发光效率与三线态利用之间的最佳平衡。基于上述优异性能，研究团队进一步构建了模块化溶解氧传感体系。不同结构单元可实现从强度型到比率型的多模式检测。其中，Cz-6C-TPP-ZnBr2体系表现出典型的比率型响应特征，其溶解氧检测限低至0.09%，并伴随明显的可视化颜色变化（黄绿→青色→深蓝）。此外，该体系具有快速响应与恢复能力，并在多次循环测试中保持良好的稳定性与可逆性。
该研究通过“配位激活-双钥匙调控”策略，有效突破了溶液体系中单线态与三线态激子比例调控的瓶颈，实现了构象自由度与激子利用效率的协同优化。该研究为发展高灵敏度、可编程的溶解氧传感材料提供了新思路，也为有机发光材料在环境监测、生物成像等领域的应用奠定了基础。该研究得到国家自然科学基金、江苏省基础研究计划等项目资助。
图1. 基于“双钥匙”策略，实现溶液中单线态与三线态激子比例的可编程调控。