長余輝發(fā)光是指發(fā)光材料撤去激發(fā)光源后，仍能持續(xù)發(fā)光數(shù)秒至數(shù)小時的一種發(fā)光現(xiàn)象。長余輝發(fā)光材料又稱“夜明珠”。
近日，中國科學(xué)院院士黃維和南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院教授安眾福團(tuán)隊(duì)在有機(jī)長余輝發(fā)光領(lǐng)域再次取得重大突破。他們首次實(shí)現(xiàn)了單一有機(jī)晶體材料下的多彩長余輝發(fā)光，展現(xiàn)了該類材料在多彩顯示、防偽以及可視化紫外光精準(zhǔn)探測等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于4月8日《自然·光子學(xué)》。
由于長余輝發(fā)光材料具有壽命長、斯托克斯位移大及激發(fā)態(tài)豐富的特性，被廣泛應(yīng)用于防偽、加密以及生物成像等前沿科學(xué)領(lǐng)域。隨著柔性電子的發(fā)展，具有長余輝發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)“夜明珠”受到廣泛關(guān)注。
科學(xué)家通過調(diào)控分子結(jié)構(gòu)、晶體分子堆積等策略，基于不同發(fā)光材料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了長余輝發(fā)光顏色調(diào)控。但是，該策略不僅操作復(fù)雜、不可控，且具有一定偶然性。如何在單一材料結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)多彩長余輝發(fā)光是該領(lǐng)域面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。
針對這一科學(xué)難題，黃維、安眾福團(tuán)隊(duì)與新加坡國立大學(xué)教授劉小鋼課題組合作，借鑒量子點(diǎn)、碳點(diǎn)等納米材料實(shí)現(xiàn)多彩發(fā)光設(shè)計(jì)思想。在單一有機(jī)分子晶體中，通過巧妙的分子結(jié)構(gòu)和晶體堆積設(shè)計(jì)，同時構(gòu)筑分子態(tài)和聚集態(tài)的長余輝發(fā)光，獲得了一系列激發(fā)波長依賴的動態(tài)多彩長余輝發(fā)光新材料。
研究人員介紹，在晶體狀態(tài)下，隨著激發(fā)波長從250到400 nm逐漸紅移，有機(jī)長余輝發(fā)光顏色逐漸由紫色變?yōu)榫G色，呈現(xiàn)出激發(fā)波長依賴的長余輝發(fā)光特性。該類材料的長余輝壽命為2.45秒，最大長余輝發(fā)光效率為31.2%。
鑒于這種動態(tài)長余輝發(fā)光特性，該類材料被首次成功應(yīng)用于多彩顯示和可視化紫外光精準(zhǔn)檢測。研究人員表示，該成果不僅加深了科學(xué)界對長余輝發(fā)光性質(zhì)調(diào)控的認(rèn)知，還為開發(fā)更加智能化新材料并實(shí)現(xiàn)在有機(jī)光電子、柔性電子等領(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路。
黃維指出，該團(tuán)隊(duì)作為國際上有機(jī)長余輝發(fā)光的開拓者，一直致力于對有機(jī)長余輝發(fā)光新材料的開發(fā)、新機(jī)理的研究以及新應(yīng)用的探索。繼在單一組分有機(jī)半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)長余輝發(fā)光以來，此項(xiàng)研究再次實(shí)現(xiàn)了長余輝發(fā)光領(lǐng)域的重大突破。
“與目前所報(bào)道的材料相比，此次研究所獲得的材料在發(fā)光壽命、效率以及發(fā)光顏色調(diào)控上均展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，展現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。”黃維說。
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