硼杂[6]螺烯与碳杂[6]螺烯的振动耦合调控圆偏振发光与量子产率机制研究

本文通过理论计算揭示了硼原子掺杂对[6]螺烯（bora[6]helicene）光学性能的显著提升作用。采用含时关联函数方法系统分析了碳/硼取代对圆偏振发光（CPL）、内转换（IC）和系间窜越（ISC）速率的影响，证实硼掺杂可有效调控HOMO-LUMO能隙、光谱特征及荧光量子产率（QYs），为设计高性能手性荧光材料提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究通过理论计算首次揭示了硼杂[6]螺烯（bora[6]helicene）相较于碳杂[6]螺烯（carbo[6]helicene）在光学性能上的突破性优势。

Computational Details

所有电子结构计算均采用Gaussian 16软件包完成，结合CAM-B3LYP泛函计算单重态/三重态激发态（ES）。非绝热耦合（NAC）向量通过垂直梯度（VG）方法获取，为后续振动分辨光谱模拟奠定基础。

The Transition Nature

通过D指数和t指数定量分析发现：硼掺杂显著缩短空穴-电子分布距离（CT长度），使电子重组能降低42%，同时增强局域激发（LE）特性。这种独特的电子结构使bora[6]helicene的振子强度达到carbo[6]helicene的3.2倍。

Conclusion

理论计算证明硼原子掺杂可同步优化[6]螺烯的圆偏振发光（CPL）不对称因子（g_lum）和荧光量子产率（QYs）。Voigt展宽函数模拟的QYs与实验值高度吻合（误差<5%），而硼掺杂体系的QYs比碳体系提升近20倍，这归因于硼原子对非辐射衰减通道（IC/ISC）的有效抑制。