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近几十年来，有机半导体(OSC) 在显示器、照明和太阳能电池等应用领域引起了广泛的研究兴趣。虽然与无机半导体相比，OSC 的电子特性（即载流子迁移率、形态和分子稳定性）相对较差，但它们的光物理特性（包括高发光量子产率、高吸收系数和合成可调性）为有机光电器件带来了相当大的优势。有机发光二极管 (OLED)的成功表明 OSC 的优点足以实现商业可行性。此外，有机染料和发色团的光物理特性开启了许多液相应用，例如光氧化还原催化有机合成、可见光催化析氢、三重态融合上转换催化和荧光探针生物成像。

来自美国普林斯顿大学的学者展示了一种有机二极管，它通过表面等离子体激元将近场能量转移到溶液中的分子，这与通过吸收行进光子的典型远场激发形成对比。电产生的激子耦合到阴极的表面等离子体激元模式；等离激元随后激发阴极顶部的发色团分子。外部量子效率和时间分辨光致发光测量用于表征二极管和近场能量转移过程。此外，激发的发色团可以将电荷转移到猝灭剂分子，说明该设备用于光化学应用的潜力。相关文章以“Plasmon Mediated Near-Field Energy Transfer From Solid-State, ElectricallyInjected Excitons to Solution Phase Chromophores”标题发表在AdvancedFunctional Materials。

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/10.1002/adfm.202214367

图 1.a) PMET 二极管的概念示意图。供体激子在 EML 中形成并在银阴极中产生移动的 SPP。这些 SPP 的近场激发受体分子。 b) PMET 二极管的器件堆栈

图 2.a) 由 TRPL 确定的激发态寿命，插图中显示了实验的器件结构。随着 ETL 厚度从 15 nm 增加到 70 nm，我们看到 PL 寿命（0.60、0.70、0.78、1.17 µs）单调增加，这归因于等离子体辐射衰减率增强的减弱。b) 具有固态受体的 PMET 二极管的平均 TE-EQE 与阴极隔开不同厚度的 LiF 垫片。随着间隔物的厚度从 2.5 nm 扫描到 45 nm，TE-EQE下降，表明发射源自近场能量转移过程。

图 3.a) DCM 染料的摩尔吸光率（红线）和 FIrPic 的 EL（黑线）。 b)DCM 受体 PMET 二极管的顶发射EL 光谱（带和不带玻璃垫片）。c) 顶部发射 EQE 与目标器件（红色方块）和三个控制器件的电流密度 d) 从等式 1 计算出的 ΦPMET与电流密度。

图 4.a) PMET 二极管 TE-EQE 与电流密度的关系，在染料溶液中添加了不同浓度的 TMB。 b) 来自 PMET 二极管（红色菱形）和传统远场光学激发（黑色方块）的 DCM 发射的 Stern-Volmer 图。

本研究提出了一种通过表面等离子体激元将能量从带电的供体激子转移到受体分子的装置。使用 TRPL 和 EQE 测量展示了PMET 二极管的工作机制，显示了 1.08% 的激发溶液相受体的量子效率，并表明这些近场产生的激子可以驱动电荷转移反应。对于传感应用，PMET 二极管可以在不引入寄生激发信号的情况下激发荧光标签，这在远场激发下更难执行。此外，该设备可以实现电力驱动的化学反应，目前正在研究这种可能性。考虑到纳米级激发宽度，该策略非常适合微观紧凑型光化学流动反应器。 SPP 的局部场增强也可以用于三重态融合上转换，这通常需要启用大场。最后，可以探索该装置用于单分子光谱学，作为提供低背景光激发的一种手段。未来的工作可以探索 PMET 结构的优化和应用，以针对特定应用。（文：SSC）