发光材料,尤其是非典型发光化合物由于制备简单、亲水性好等优点在生物成像、发光二极管、防伪等领域有广泛的应用,其发光性质和发光机理引起了越来越多科学家的关注。基于早前对典型发光化合物的聚集诱导发光(AIE)机理及非典型发光化合物簇聚诱导发光(CTE)机理的探索,科学家们普遍认为具有氮(N)、氧(O)等杂原子及双键(C=C)和羰基(C=O)等非共轭基团的化合物由于n-π~*相互作用、π-π~*相互作用等,可形成3D空间电子相互作用通道,增强自旋轨道耦合和系间窜跃,从而发射出较强可见光。但是,随着对这类发光化合物研究的逐渐深入,我们发现,马来酸酐(MAH)作为一种兼具O原子和C=O、C=C的分子,并没有常温发光行为,却在低温下呈现出荧光/磷光双发射的性质,这种异常现象推动了进一步的探索。从键振动和构象刚硬化的角度,利用移除C=C键和引入氢键的方法分别研究了丁二酸酐(SA)和马来酰亚胺(MA)及其二聚体的发光行为,并辅以CTE机理解释。通过单晶X射线衍射可进一步证实键的振动及不足的刚硬构象对分子发光的猝灭作用,阐释了有效的分子间/内作用力和3D电子相互作用通道及分子构象刚硬化对荧光、磷光发射的重要性。这一研究为解释某些分子的不发光行为的原因提供了新的思路,为构筑发光分子提供了新的设计理念。另外,为了深入研究空间共轭对磷光发射的影响,设计有效的、长寿命的室温磷光(p-RTP)化合物,以上述的小分子MA及其衍生物N-甲基马来酰亚胺(MMA)为平台,利用迪尔斯-阿尔德反应(D-A反应)分别得到与蒽加成的、两种纯化的化合物。这类加成物的单晶得益于空间共轭和分子间作用力,确保了强的荧光/磷光的双发射现象。另外,对扩散法得到的同质多晶的研究表明,较强的空间共轭和电子离域对磷光的发射、尤其是对磷光寿命有增长的作用;引入氢键后,加成物增强的荧光/磷光强度和更长的磷光寿命证明了氢键对构象刚硬化的推动作用及对系间窜跃(ISC)过程和荧光/磷光发射的促进作用。该研究为纯有机p-RTP材料的分子,尤其是这类含有O、N等杂原子和C=O基团的发光分子的设计开辟了新的研究道路,且有望应用于防伪、生物成像等领域。