深大团队研发长余辉发光聚合物材料，或可用于防伪加密和信息安全

据介绍，“长余辉材料也称为发光材料。它是一种光致发光材料，在光源的激发下可以发出可见光，并储存部分获得的光能。激发停止后，能量可以以光的形式慢慢释放出来。”

目前，由于自旋禁阻对长余辉发射的限制，大多数有机化合物很难甚至不可能实现室温磷光发射。

如何增强自旋-轨道耦合并部分消除自旋禁阻的限制，同时抑制三重态激子的非辐射跃迁途径是获得有机室温磷光材料的关键。

2010年，中国科学院院士团队发现二苯甲酮及其衍生物具有室温磷光，首次提出“结晶诱导磷光”理论。

该理论的工作机制是分子运动被限制在晶格中，同时晶体可以隔离空气体中的氧，从而抑制无辐射跃迁，实现室温磷光发射。

“结晶诱导磷光”理论提出后，国内外科学家报道了各种有机小分子室温磷光材料。

从分子设计的角度来看，主要通过引入羰基、杂原子和重原子来增强自旋轨道耦合效应。

经过十多年的发展，有机小分子室温磷光材料的发光性能有了很大的提高。然而，由于晶体发光的限制，其实际应用受到很大限制。

与有机小分子相比，聚合物具有良好的柔韧性、成膜性、生物相容性、溶液加工和大规模制备等优点。

因此，开发非晶聚合物室温磷光材料体系不仅可以弥补有机小分子室温磷光材料依赖结晶度的缺陷，而且有助于带来实际应用。

聚合物室温磷光材料的设计策略主要是通过共价或非共价手段将磷光发色团掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚丙烯腈等刚性聚合物基体中。

此外，通过掺杂聚合物的局部刚性微环境，可以有效抑制非辐射跃迁，实现室温磷光的发射。

尽管越来越多的聚合物室温磷光材料相继问世，但它们极其依赖小分子磷光发色团的发展，余辉发光颜色和发光寿命的可控性相对较差。

基于此，为了进一步拓展有机长余辉发光材料的功能和应用范围，团队提出了一种简单的发光性能调控策略。

即通过构建非传统磷光共振能量转移和分步共振能量转移体系，赋予聚合物基长余辉发光材料超长的发光寿命、超宽的余辉颜色可调性和持久的近红外发光特性。

（来源:先进功能材料）

此外，与单步磷光共振能量转移相比，分步磷光-荧光共振能量转移具有以下优点:能量供体的三重态激子利用率更高，能量转移中间体介导的颜色可调范围更广，能量受体的延迟荧光效率更高。

基于这些掺杂聚合物体系良好的水溶性、多彩的长余辉和持久的近红外发光特性，也展示了这些材料在多重防伪加密和信息安全方面的应用潜力。

由此可见，这是一种简单可行且具有普适性的设计策略，有助于拓展有机长余辉发光材料的种类及其实际应用范围。

日前，相关论文以“实现具有宽颜色可调性和连续近红外发光的聚合物余辉材料的简单策略”（）为题发表在Advanced Functional Materials上【1】。

图|相关论文（来源:先进功能材料）

深圳大学硕士研究生陈为第一作者，深圳大学教授和香港中文大学（深圳）院士为共同作者。

图|熊昱（来源:）

长余辉发光材料的独特优势是可以缓慢释放储存的光能，并可以发光数秒至数小时，因此广泛应用于夜间应急指示、光电器件、仪器显示、绿色照明以及国防和军事领域。

在未来的十到二十年里，它还有望用于信息存储、新能源和生命科学等前沿科技领域。

未来，他们将继续寻找提高聚合物基长余辉发光材料发光性能的方法，并将重点研究聚合物体系的发光机理及其在生物成像领域的应用前景。

同时，我们还将探索多功能有机室温磷光材料，包括圆偏振发光、多刺激响应、光催化等。通过使有机室温磷光材料“多才多艺”，我们将在理论研究和实际应用方面取得更多进展。

参考资料:

1.陈，王，丁，潘，赵，赵，王。唐本宗（2023年）。一种获得具有宽颜色可调性和持久近红外发光的聚合物余辉材料的简单策略。先进功能材料2312883。

运营/排版:何陈龙

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