超长有机磷光材料，俗称有机“夜明珠”，即撤去激发光源后，仍能持续发光数秒至数小时的发光材料。该类材料由于具有长寿命，大的斯托克斯位移以及丰富的激发态性质被广泛的应用于防伪、加密以及生物成像等领域。近年来，虽然通过合理的分子设计以及材料设计得到了一系列长寿命以及高效率的静态超长有机磷光材料，但是对于更加智能化的动态超长有机磷光至今鲜有探索。众所周知，通常具有动态特性的材料会赋予光电器件一些革新性的性能，例如光诱导分子结构改变的动态特性已经被成功的用于了可逆的光学开关以及光学存储器器件中。另外，利用分子马达或分子转子制动器的动态特性将外界刺激有效的转化为其机械运动，进而促使其在微环境中执行特殊的生物或者医学功能等。因此开发一种新型的具有动态特性的超长有机磷光材料显得尤为重要。
近日，我院校友、黄维院士团队的安众福教授课题组与新加坡国立大学刘小钢教授课题组合作，基于晶态下分子机器受到外界刺激而发生运动的设计理念，通过巧妙的分子结构设计得到了一系列分子转子，在紫外光的刺激下分子在晶体中发生运动，从而对其非辐射跃迁进行合理的调控，首次实现了智能的动态超长有机磷光发光。实验数据显示，随着紫外光照射时间的延长，该系列分子转子在室温条件下逐渐被光激活，寿命从1.8毫秒逐渐增加至1330毫秒，并且伴随着磷光发光强度增加近30倍。更加有趣的是，将激活的分子转子置于室温条件下近3小时后，又可以恢复到最初的未激活状态。通过晶体分析以及理论计算我们得知，该系列分子被激活以及失活的时间对分子中烷基链长度有一定的依赖性，随着烷基链长度的增加其被激活与失活时间逐渐缩短。鉴于这种智能、动态以及可逆的超长有机磷光的特性，我们将其成功的应用于多重的、动态的以及时间分辨的数据加密领域。该项研究不仅颠覆了对传统超长有机磷光的认识，同时还为开发更加智能化刺激响应材料用于变革性的分子机器，信息加密、防伪以及有机光电子等领域提供了新的研究思路。
这一研究工作近期发表在国际化学领域顶级学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201712381）上。这是黄维院士和安众福教授领导的课题组连续在化学与材料领域国际顶级期刊—Nat. Mater.（2015年，DOI: 10.1038/NMAT4259）、Adv. Mater.（2017年，DOI: 10.1002/adma.201701244）、Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201710017）和Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201800697）发表工作之后，取得的又一重大科学研究成果。该工作的第一作者为博士研究生谷龙与硕士研究生顾铭星，清华大学的帅志刚教授、南京工业大学IAM团队的史慧芳副教授、马会利副研究员、邢贵川教授、李海教授、杭晓春研究员、李杰伟副研究员、姚伟副研究员等参与了此项研究。同时得到了科技部973计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金与江苏省“六大人才高峰”计划的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201712381
撰稿：史慧芳