近日，南京邮电大学材料科学与工程学院博士生党支部郭振丽同学成功制备出具有光致变色和长余辉特性的碳点多功能材料，并探索了该类材料在数据加密/解密和突触成像识别等领域的潜在应用。相关成果以Multi-Stimuli-Responsive Carbon Dots with Intrinsic Photochromism and In-Situ Radical Afterglow为题发表在国际权威期刊Advanced Materials。
光响应材料在推动光电应用的发展方面做出了巨大贡献，尤其在生物成像、传感器和信息安全等光电子方面的应用。其中，光致变色和光致发光 (PL) 是光照射后研究最多的两种，分别表现为外观颜色变化和发光变化。光致变色行为主要源于光致变色基团在光激发下具有两种不同物理和化学性质的化学结构之间的可逆异构化，从而呈现不同的外观颜色变化。
由于有机材料丰富的光致发光特性，将不同的光致发光特性与光致变色相结合，是构建高性能多功能光响应材料的重要途径。碳点 (CDs) 作为新兴的 0D 发光纳米材料之一，具有丰富的光学性能和优异的生物相容性、高稳定性和低毒性而引起了人们的极大兴趣。此外，CDs的光致发光特性可以与光致变色相结合，在外界刺激下表现出动态可调的颜色变化，具有多功能光响应性能。然而，由于多功能光响应碳点材料的构建原理和机理的限制，在材料设计方面仍然具有挑战性。
基于此，郭振丽通过水热法将萘酰亚胺 (NI) 结构原位嵌入到碳点中，随后通过聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 包覆，成功制备出具有光致变色和长余辉特性的多功能材料。NI结构的CDs-PVP由于原位形成NI自由基阴离子而显示出本征的光致变色特性，并具有可控的多刺激响应余辉行为。值得注意的是，光照后观察到了从无色到棕色的广泛的外观颜色变化，发光颜色从蓝色到黄色的转变，以及长达253 ms的长余辉寿命。利用对多种外刺激具有动态响应的刺激变色和刺激发光，实现了可逆的安全Snapchat、数据加密/解密和突触成像识别。
这些发现揭示了设计具有余辉的多刺激响应光致变色CDs的基本原理，从而扩展了在先进信息防伪和人工智能中的应用。
图1 在CD s中同时刺激光致变色和有机余辉的设计策略
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202409361
郭振丽，女，南京邮电大学材料科学与工程学院光电信息材料与器件专业2021级博士研究生。以第一作者身份在Advanced Materials国际期刊发表学术论文，合作发表SCI论文5篇，主持江苏省研究生创新计划项目一项。
（撰稿：郭振丽 编辑：刘丽娜 审核：吕蔷蔷）