Nature Communications报道黄维院士、陈润锋教授团队在高效深蓝光有机长余辉领域的重大突破

发布者:材料科学与工程学院、信息科学与纳米技术研究院 发布时间:2020-09-29浏览次数:11

蓝色发光一直以来都是光电领域的研究热点和难点,对于有机长余辉体系来说,实现蓝色/深蓝色发光更是难上加难。近日,我院黄维院士、陈润锋教授团队通过基质刚化和客体敏化相结合的方法,成功实现兼具长寿命和高效率的深蓝色长余辉发光,并将其应用于水打印可擦写图案发光寿命加密,并于2020923日在国际重要学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)上发表了题为“Design of Highly Efficient Deep-blue Organic Afterglow through Guest Sensitization and Matrices Rigidification”的论文。

因具有独特的光物理性质(发光寿命超过0.1 s)并在许多领域表现出创新性的应用前景,有机长余辉/超长室温磷光(OURTP)近年来引起了人们的广泛关注,被列入“化学与材料领域Top 10热点前沿”。然而,绝大多数有机长余辉发光波长局限在500-600 nm的波长范围,这是由于分子在固态下聚集耦合和分子间电子相互作用后不可避免会发生光谱红移。虽然在主体中低浓度掺杂发光材料能够有效抑制分子聚集和电子偶联,从而消除红移并防止浓度猝灭,但由于光学惰性主体中掺杂的发光材料数量少,主-客体体系的发光亮度通常较弱,使得具有长寿命(> 1.0 s)和高磷光量子产率(> 40%)的高效深蓝光有机长余辉难以实现。

1.高效深蓝光OURTP材料的制备、机理及应用

 

针对蓝光有机长余辉材料体系设计的固有困难,陈润锋教授提出了一种使用活性主体进行三重激发态敏化和用水进行基质固化的通用策略。主体材料氰尿酸(CA)和客体苯甲酸衍生物之间可以形成丰富的氢键作用,能够有效抑制发光猝灭和非辐射跃迁过程。且CA具有很强的自旋轨道耦合来产生三重态激子,并传输给客体增强发光亮度。将均苯三甲酸以5的质量比掺入CA中后,得到的混合物实现长达1.13 s的发光寿命和9.3%的磷光量子产率。加水后体系的氢键网络得到进一步加固,余辉寿命和磷光量子产率分别提高到1.67 s46.1%,这是迄今为止报道的最佳有机长余辉性能之一。

鉴于该类材料非凡的水响应长余辉性能,他们开发出用于防伪的寿命加密可复写纸。使用纯水作为墨水,可通过商用喷墨打印机打印任何高分辨率图案,加密的图案仅在移除激发源后才可见。打印的图案稳定性极佳(> 1个月),并可通过二甲基亚砜蒸汽对图案进行擦除,擦写重复性优异。这种主体敏化/水固化策略在设计同时兼具高效率、高亮度和长寿命的蓝光/深蓝光有机长余辉材料方面展现出广阔的前景,推动具有刺激响应磷光特性的创新应用的开发。

作为国际上有机长余辉发光的开拓者,黄维院士、陈润锋教授团队一直致力于对有机长余辉发光新材料的开发、机理的研究以及新应用的探索,继在2015年首次报道有机长余辉材料(Nat. Mater. 2015, 14, 685)之后,在Advanced Materials, Chemical Science, Materials Horizons, Angewandte Chemie International Edition, Nature Communications等顶级国际期刊相继发表了一系列重要研究工作。此项研究成果再次实现了有机长余辉发光领域的重大突破。

这一成果近期发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上,文章的第一作者是南京邮电大学博士毕业生徐申和硕士毕业生王武,通讯作者为南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院陈润锋教授、黄维院士和澳门大学邢贵川教授。该项研究成果同时得到了国家自然科学基金、江苏省“333工程”、江苏省自然科学基金项目、澳门科学技术发展基金以及南京邮电大学“1311人才计划”的支持。

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-18572-9

 


(撰稿:陈润锋 编辑:刘欣茹 审核:陈润锋)