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西工大黄维院士团队《Nat.Commun.》:开发聚合物长余辉新进展
2019-09-20  来源:文汇

  近日,西北工业大学柔性电子研究院黄维院士、安众福教授带领的团队在有机长余辉发光领域再次取得新突破,设计并开发一系列聚合物长余辉材料,该成果在线发表于国际顶级学术期刊Nature Communications(《自然.通讯》)。

  长余辉发光是指发光材料撤去激发光源后,仍能持续发光数秒至数小时的一种发光现象。长余辉发光材料俗称“夜明珠”,即使在黑暗中,也能发出夺目的光芒,被古代帝王奉为稀世珍宝。

  长余辉发光材料被广泛应用于夜间应急指示、仪表显示、光电子器件以及国防军事等领域、特别是近年来凭借其长寿命、大的斯托克斯位移以及丰富的激发态性质被用于防伪、加密以及生物成像等一些前沿科学领域。与无机长余辉材料相比,室温有机长余辉材料具有较好的生物相容性、导电性,加之成本低廉、结构易修饰等优点,备受人们关注。

  近几年,有机长余辉材料得到了快速发展,然而这类材料主要集中在晶体小分子和主客体掺杂体系。由于晶体小分子体系的结晶性和主客体掺杂体系的相分离等问题,限制了材料的实际应用。聚合物材料具有柔性、质轻、可旋涂、可拉伸等诸多优势,在柔性电子领域展现出巨大应用潜力。然而,如何实现聚合物材料的长余辉发光是该领域的挑战之一。

  针对此问题,西北工业大学柔性电子研究院黄维院士和安众福教授领导的研究团队提出通过离子键锁定发色单元,在聚合物共价键的作用下,实现了离子型聚合物的长余辉发光,发射寿命长达2.1 s。实验数据和理论计算表明该类聚合物材料具有室温长余辉的原因是离子键抑制了发色单元的非辐射跃迁。该设计理念不仅适用于芳香型的聚合物材料体系,也是适用非芳香型的聚合物材料体系。此外,他们还首次报道了激发波长依赖的聚合物磷光发射,实现余辉颜色从蓝到橙颜色可调。从分子设计角度来看,选择不同共轭程度的发色单元,可实现聚合物材料的多彩发光。这一研究成果赋予传统的聚合物材料新的性能,加之材料来源广、成本低,具有很大的应用前景。

  作为国际上有机长余辉发光的开拓者,黄维院士团队一直致力于对有机长余辉发光材料的开发、新机理的研究以及新应用的探索,继在单一组分有机半导体中实现长余辉发光、进而首次实现单一有机晶体材料下的多彩长余辉发光以来,此项研究成果再次实现了长余辉发光领域的重大突破。相关研究工作以“Enabling long-lived organic room temperature phosphorescence in polymers by subunit interlocking”为题于Nature Communications(《自然?通讯》在线发表,黄维院士、安众福教授为该论文的通讯作者。该研究工作得到了国家重大科学研究(973)计划、国家自然科学基金委面上项目、江苏省杰出青年科学基金等项目的支持。

  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11749-x

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