有機室溫磷光材料的案例
華理田禾院士、馬驤教授團隊《德國應化》：純有機室溫磷光材料領域研究新進展
純有機室溫磷光材料憑借其長壽命的發光、多樣化的設計和方便制備等特點有望在光電材料和生化領域得到廣泛應用。我校田禾院士、馬驤教授科研團隊在該研究領域取得了突破性進展，近日，《德國應用化學》以“Amorphous Pure Organic Polymers for Heavy-Atom-Free Efficient Room-Temperature Phosphorescence Emission”為題，在線報道了該團隊在純有機室溫磷光材料領域的研究工作。
迄今為止，已報道的室溫磷光材料多數為無機物或含貴金屬的有機配合物，往往價格高昂且毒性較大，難以實現大規模的工業制備，因此急需發展制備純有機室溫磷光材料。純有機分子的三線態激發態很容易通過熱力學振動等非輻射過程或接觸到猝滅因子如氧氣而失活，因而，純有機體系很難產生長壽命且具有高效量子產率的室溫磷光發射。目前，純有機室溫磷光體系的構建大多集中于高度有序的晶態結構或剛性基質包埋材料，但此類體系在制備固體薄膜發光器件方面仍面臨諸如重復性不佳和加工過程繁瑣等問題，進一步限制了該類材料的商業應用。
我校研究團隊通過將各種含氧官能團取代的苯基磷光單體與丙烯酰胺簡單二元共聚，非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發射的無定形態聚合物材料。此類無定形態材料因其超長的壽命和高效的量產可以通過肉眼觀察到發光現象，并且值得注意的是，該工作中利用氧原子上孤對電子促進的n–π*躍遷來提高系間穿越幾率，代替了該類體系中常見的鹵素重原子，實現了無重原子無定形態的室溫磷光發射。丙烯酰胺聚合物鏈之間的氫鍵交聯網絡既能固定磷光團來抑制其非輻射躍遷，也能提供微環境來隔絕猝滅分子，從而確保該體系能實現高效的室溫磷光發射。同時，由于體系中并未使用到鹵素重原子，使得三線態發光壽命大大增加，移除激發光源后發光現象仍可以持續5s。
展開 華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊Angew：有機室溫磷光材料研究新進展
：有機長余輝室溫磷光研究新進展
華東理工大學馬驤教授課題組AFM：高效室溫磷光和光激活型室溫磷光材料方面取得新進展
華東理工大學馬驤教授課題組在可調控多色有機磷光材料領域取得新進展
華東理工大學馬驤教授團隊Angew：在可調控室溫磷光材料研究領域新突破
華東理工大學的田禾院士、馬驤教授團隊綜述：構建無定形態有機室溫磷光材料的分子工程
華東理工大學馬驤教授團隊在有機室溫磷光材料研究領域新進展
華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊：純有機無定形態無重原子室溫磷光聚合物材料
華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊在有機超分子白光發射材料領域取得系列研究進展
華東理工大學田禾院士和馬驤教授科研團隊在純有機室溫磷光材料領域的研究工作取得了突破性進展
免責聲明：部分資料來源于網絡，轉載的目的在于傳遞更多信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。
展開 ：刺激響應有機室溫磷光材料及其余輝顏色調節
刺激響應性發光材料因在信息存儲、防偽和光電器件等領域的潛在應用而受到科研工作者們的廣泛關注。迄今為止，雖然已經有較多的刺激響應發光材料被報道，但大部分都是基于熒光的。對于這些材料，在外部刺激下只能監測到發光顏色或強度的改變。因此，如果能夠從另一個維度，例如發射壽命，來監測其刺激響應特性，則可以拓展其在更多領域的實際應用。
有機室溫磷光材料由于其低毒性、長發光壽命和大斯托克斯位移等優點在近幾年受到了極大的關注。特別是與短壽命的熒光材料相比，其肉眼可見的長余暉發光更有利于其發展成為刺激響應材料。盡管如此，關于刺激響應性室溫磷光材料的探索仍處于初級階段。
近日，李振教授團隊在刺激響應性的純有機室溫磷光研究方面取得突破。他們通過將磷光發色團DPP-BOH與聚合物基質PVA在水溶液中共價連接，得到了一種新型的刺激響應性室溫磷光材料。由于芳基硼酸和聚乙烯醇之間形成B-O共價鍵以及PVA鏈間的氫鍵相互作用提供的剛性環境，所制備的聚合物薄膜表現出超長的室溫磷光，壽命達2.43 s，磷光量子產率為7.51%。有趣的是，水分子會破壞相鄰PVA鏈間的氫鍵，從而改變該系統的剛性。因此，該薄膜的室溫磷光特性對水、熱刺激非常敏感。進一步地，通過在該體系中引入另外兩種長波發射的熒光染料，聚合物薄膜的余輝顏色能夠通過能量轉移從藍色調節到綠色再到橙色，并同時兼具刺激響應特性。最后，基于這三種長余輝材料的水/熱刺激響應、多色調控以及完全水溶液處理等特點，它們被成功地應用于信息防偽、絲網印刷和指紋記錄等領域。
展開 高效長壽命有機室溫磷光材料設計的分子描述符
【引言】
長余輝有機室溫磷光（RTP）材料由于在生物成像、數字加密和光電器件等方面具有潛在的應用而備受關注。由于純有機分子的旋軌耦合比較弱和三線態對溫度和氧氣高度敏感，長期以來有機材料被認為是沒有磷光的。最近，有研究證明一些純有機化合物表現出高效的固態RTP，但其發光效率和壽命不可兼得。縱觀目前的純有機室溫磷光材料，有些是效率高但壽命短，有些是效率低但壽命長。為了解決這一難題，幾個課題組設計芳香類羰基化合物，期望利用混合的n/p基團來不同程度地調控磷光效率和壽命。但這種方案也是部分成功，部分失敗。所以，闡明有機RTP材料的發光機制，構建普適的磷光分子設計規則是此領域面臨的一項巨大挑戰。
【成果簡介】
清華大學帥志剛教授和中科院化學所彭謙副研究員（共同通訊）等人提出了一對分子描述符來表征磷光效率和壽命。由羰基和π-共軛片段組成的典型RTP體系，其激發態可以視為n→π*躍遷（α）和π→π*躍遷（β）兩組分的組合，即α + β = 1。他們基于光致磷光的基本光物理過程，特別是單線態與三線態相互轉化所遵循的El-Sayed規則，引入了分子描述符γ和β，其數值的大小與分子單/三線態激發態的（n，π*）和（π，π*）躍遷成分有關。結合量子力學/分子力學（QM/MM）方法，他們揭示了分子描述符（γ，β）與磷光效率和壽命以及旋軌耦合之間的關系。他們提出，大的γ和β值有利于有機材料中強的、長壽命的RTP。這些分子設計原則，已被實驗所證實和報道。
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南京郵電大學陳潤鋒教授課題組Angew：在有機超長室溫磷光上取得新進展
近年來，超長有機室溫磷光材料(OURTP)因其獨特的發光現象而被廣泛關注，而溫度、光、壓力等外界刺激的刺激響應型有機室溫磷光因其動態調控發光顏色及強度的變化等，在信息加密防偽、傳感等領域有著更為廣泛的潛在應用前景。然而，刺激響應型OURTP報道還很少，而有機材料中單-三線態間的自旋軌道耦合弱、三線態激子的非輻射衰減速率快，氧猝滅三線態激子等，開發出長壽命、高效率且具有刺激響應特性的超長有機室溫磷光材料仍然存在極大的困難和挑戰。
針對這個問題，南京郵電大學信息材料與納米技術研究院陳潤鋒教授團隊將含硼磷光體摻雜在小分子主體氰尿酸中，得到高效率、長壽命的水刺激響應型深藍OURTP材料，在干燥狀態下，磷光壽命達到5.08 s，磷光量子產率達到16.1%，在含水量達到20%時，磷光量子產率提升至37.6%，壽命降為3.52 s（圖1），這是迄今為止報道的OURTP材料最好的性能之一。
圖1. (a) BDA和CA的分子結構, (b) 加水前后分子間相互作用示意圖, (c) 加水前(上)及加水(20 wt%)后 (下), 在日光燈、254 nm紫外光照射下(UV on)和關掉激發后(UV off)的照片、壽命(τ)、PhQY(φph)。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
基于水刺激響應特性，將材料CB溶解于二甲基亞砜(DMSO)溶液中，涂覆在濾紙上，經過烘干處理制得可復寫紙，包括二維碼、文字、剪紙在內的任何精細圖案都可通過商用打印機使用水作墨水打印。打印的圖案經過DMSO蒸汽熏蒸便可有效擦除，經過多次擦除/再寫，可復寫紙依然能保持極好的可逆性（圖2）。
展開 ：在輻照依賴性長壽命聚合物基室溫磷光領域取得新進展
超長有機室溫磷光材料是近十年發展起來的一種激發光源關閉后仍然能發光一段時間的材料。由于超長聚合物基室溫磷光材料來源廣泛、官能團易修飾、發射波長范圍廣、斯托克斯位移大等特點，因此超長聚合物室溫磷光在多色顯示、信息傳感、信息加密和解密等領域有著廣泛的應用前景。但是，目前大多數有機室溫磷光材料的發射不具備動態可調的特性，其磷光的發射帶或者余輝時間不會隨外界條件的變化而發生改變，從而限制了其在復雜環境條件下的應用，因此開發高亮度長余輝壽命的輻照依賴性室溫磷光材料極其重要。
圖1. (a-c) 實現聚合物基紫外刺激響應的磷光發射策略；(d) 八種聚合物基摻雜體系在持續輻照45分鐘前后的熒光和磷光發射圖片
為了開發具有輻照依賴特性的長壽命室溫磷光材料，重慶理工大學楊朝龍教授課題組與南洋理工大學趙彥利教授課題組合作，通過對磷光分子和摻雜體系的優化篩選，并結合抑制磷光體三重態激子的非輻射躍遷策略，開發了4,4,-二羥基二苯砜（SDP）等八種聚合物基室溫磷光體系。在紫外光連續輻照一段時間之后，其磷光的發射強度增強，余輝時間大幅度提高。例如，室溫條件下，未輻照之前的SDP摻雜薄膜只有非常弱的熒光，幾乎沒有肉眼可見的余輝，磷光壽命僅為58.03ms。而當紫外輻照45分鐘后，其熒光和磷光都有大幅度的增強，其磷光壽命提高到828.81ms，其余輝時間達到8s，其磷光壽命提高了14.3倍，余輝性能展現出明顯的輻照依賴特性(圖1)。
展開 ：有機長余輝室溫磷光研究新進展
https://advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf9668
來源：華東理工大學
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展開 唐本忠院士團隊Nature Communications：重原子參與的離子-π+相互作用構建純有機室
磷光材料由于其具有較長的三重態壽命，允許激子長距離的遷移，有效避免生物體短壽命背景熒光的干擾等優點，在顯示、照明、光電器件、光存儲、光催化反應、防偽、分子傳感和生物成像等領域具有廣闊的應用前景而成為了目前一個非常熱門的研究領域。然而由于磷光材料的三重態對溫度和氧氣極其敏感，所以材料的磷光性質通常需要在低溫、無氧條件下才能觀測到，這大大限制其在各類高技術領域的應用。因此，如何通過分子的合理設計開發出高效的室溫磷光材料在理論和應用研究方面都具有重要的研究意義和研究價值。目前已發展的室溫磷光材料絕大部分是基于無機或金屬有機化合物，這類材料通常具有價格昂貴、毒性大、不易加工以及柔性差等缺點。與之相比，純有機化合物因具有質輕、易于修飾、可溶液加工以及好的生物兼容性等優點而受到了人們的廣泛關注。近年來，科學家們雖然已經合成了一些純有機室溫磷光材料，然而有機化合物大的非輻射速率常數和小的自旋軌道耦合使得高效純有機室溫磷光材料的開發仍極具挑戰。
為了克服有機化合物大的非輻射速率常數和小的自旋軌道耦合，科研工作者已經開發了多種方法獲得純有機室溫磷光，主要包括通過構建晶體、主客體摻雜、構建金屬有機框架等方法抑制三線態電子的非輻射躍遷和通過引入芳香羰基化合物、雜原子和重原子增加自旋軌道耦合。其中，重原子由于具有高核電荷易使磷光分子的電子能級發生交錯，引起或增強磷光分子的自旋軌道耦合作用，促使電子在S1→Tl態之間的系間竄躍(ISC)概率增大，從而有利于增大磷光量子效率，此作用通常被稱為重原子效應。在室溫磷光材料的設計合成中，重原子效應常被用來提高磷光量子效率。尤其是外部重原子效應，由于其無需通過多步化學合成即可被引入到有機發光材料實現磷光發射而備受科學家關注。
展開 .: 通過分子自組裝增強超長有機磷光材料的發光效
【引言】
通過三線態電子輻射躍遷產生的有機磷光，憑借其較長的發光壽命、較高的量子產率和較大的斯托克斯位移，在光電和生物領域獲得了廣泛關注。目前室溫磷光的實現主要是通過無機化合物和有機金屬絡合物，比如Ir, Pt和Ru的配合物。但由于貴金屬的高成本和有限的存量，越來越多的研究集中在不含金屬的純有機磷光材料上。然而，由于較弱的自旋軌道耦合，較快的三線態非輻射弛豫速度和由于其他未知原因所導致的猝滅因素，純機材料很難獲得超長磷光。目前，科研工作者主要通過兩種方法來獲得有機磷光：一是通過引入芳香羰基化合物、雜原子和重原子增加自旋軌道耦合；二是通過構建晶體、主客體摻雜、構建金屬有機框架等方法抑制三線態電子的非輻射躍遷。盡管近年來無金屬的室溫有機磷光材料取得快速發展，但是兼顧高效率和超長壽命的無金屬有機磷光材料的發展依然存在諸多挑戰。
【成果簡介】
近日，南京工業大學黃維院士和安眾福教授（共同通訊）通過三聚氰胺和芳香羧基在水溶液中的自組裝制備了超長有機磷光材料。通過多種分子間相互作用形成的超分子框架，可以構建剛性很強的三維網絡將原子固定在其中，在有效減少三線態電子非輻射躍遷的同時，促進系間竄越。所獲得超分子有機框架可實現長達1.91秒的發光壽命和24.3%的磷光量子效率。該成果以題為"Simultaneously Enhancing Efficiency and Lifetime of Ultralong Organic Phosphorescence Materials by Molecular Self-assembly"發表在J. Am. Chem. Soc.上。
展開 華東理工大學田禾院士和馬驤教授團隊Angew：有機室溫磷光材料通用設計策略研究的重要進展
近日，華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心的田禾院士和馬驤教授團隊設計了一種利用離子型聚合物外部重原子效應和剛性離子鍵網絡的摻雜純有機室溫磷光（RTP）體系，構建了能直接從傳統熒光染料出發，不經化學修飾設計磷光材料的普適策略。該成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”為題，發表于國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。
室溫磷光（RTP）是一種不同于熒光的發光現象，在防偽材料、分子開關和生物成像等領域有著廣泛的應用并得到了廣泛關注。與傳統的無機或金屬-有機磷光體系相比，純有機RTP材料具有毒性低、成本低和可加工性好等優勢。純有機RTP材料可以通過結晶誘導磷光機制獲得。近年來通過共聚等策略實現的無定形RTP材料在一定程度上避免了晶態材料需要嚴格生長條件和重復加工方面的缺陷。然而，上述種種方法大部分都需要精巧的分子設計和復雜的合成手段。有機發光材料領域迫切需要直接從現有的熒光染料出發、無需任何化學修飾來設計純有機磷光材料的構建策略。
該策略利用了一種具有外部重原子效應和剛性網絡的離子型聚合物基質（PAB），構建了一種新型的摻雜RTP體系。PAB具有溴離子，可以在摻入其中的染料受激發后通過外部重原子效應促進其系間竄越（ISC）過程，從而誘導其激發三重態的產生。
展開 天津大學封偉團隊《先進功能材料》長壽命室溫磷光氟氮雙摻雜碳量子點方面取得重要進展
發光隱形材料，特別是室溫磷光材料，具有長發光壽命和獨特的單線態-三線態躍遷等優異特征，且其磷光發射可以消除短壽命的熒光和光散射背景，能起到非常顯著的加密效果，是光子加密信息的重要載體。其在信息安全領域廣泛應用，具有非常高的經濟價值，因而引起了科學家的極大研究興趣。
室溫磷光碳量子點具有高光穩定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制備過程等優勢，使其在高信息安全領域具有非常潛在的應用價值。特別是自保護的室溫磷光碳量子點有以下幾點優勢：1、無需考慮基質輔助的氧隔離層就可以實現室溫下高效磷光發射；2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子點，有利于設計具有外界刺激響應性的磷光傳感器；3、可以通過噴墨打印技術實現復雜的圖案設計；4、磷光性能可以實現時間維度和空間維度的高安全信息保護。但是目前報道的絕大多數基于碳量子點的室溫磷光材料中，需將碳量子點嵌入到基質中才能獲得室溫磷光發射現象。如何實現碳量子點的自保護磷光性能仍然存在巨大挑戰。
近日，天津大學材料學院封偉團隊采用一步水熱法制備了具有自保護超長室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點（FNCDs）。在雙溶劑體系（N’N-二甲基甲酰胺/乙腈）的水熱法過程中，碳源在高溫下被碳化和成核的同時，氮元素和氟元素同步摻雜進入FNCDs中。當雙溶劑體系中的溶劑體積比為1:1時，氟含量和氮含量分別達到了7.29At%和14.13At%。且FNCDs中含有大量的氨基和半離子型C-F鍵，因而具有很好的水溶性。FNCDs中大量的共軛C-N/C=N結構具有減低的單線態-三線態能帶隙，促進第一單線態（S1）到第一三線態（T1）的系間轉移。無需任何氧氣隔離處理，FNCDs只需涂在濾紙上即可產生自保護室溫磷光性能，其中磷光壽命高達1.21s。FNCDs表現出優異的熒光pH穩定性和自保護室溫磷光pH響應性。
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：在可調室溫磷光-力致發光多功能一體分子體系取得新進展
室溫磷光和力致發光，是光學材料中兩類極具代表性的光學性質，在光電二極管，防偽等領域具有重要的應用前景。二者常作為兩類獨立的光學性質存在于不同分子體系，而同一分子體系兼具兩種性質則極少有報導。通過分子結構設計將兩種性質賦予同一分子，實現多功能光學材料的構筑，極具挑戰，無論是在分子設計層面，還是多功能光學材料的應用方面都具有重要意義。
唐本忠院士團隊，深圳大學李冰石教授課題組將咔唑修飾以天然的膽固醇取代基（圖1a），系統研究了分子在不同狀態下，當分子堆積方式及分子間作用力發生改變時，分子的室溫磷光、力致發光的多態響應特性，構筑了多功能于一體的新穎光學材料。分子的單晶c1，粉末1o及加熱后1h均具有室溫磷光特性，單晶c1在紫外燈照射關閉后具有裸眼可見的長達6秒鐘的長余輝，而單晶c2則不具有室溫磷光特性(圖1b)；而兩種晶體和粉末則均具有力致發光特性（圖1c）。
圖1. （a）分子的合成路徑，（b）兩種單晶c-1,c-2，粉末及加熱狀后的粉末的室溫磷光及（c）兩種單晶及粉末狀態下的力致發光特性
分子在不同分散態下的熒光、室溫磷光及力致發光光譜如圖2a所示, 分子具有近紫外的藍色熒光發射，晶體c-1在365nm波長激發下具有，525, 579 和 626 nm多重發射峰，三種發射波長分別對應1.15, 1.12 和1.00 s的熒光壽命。
展開 OLED | UDC藍色磷光材料將在2024年實現商用化
CINNO Research產業資訊，美國OLED材料廠商UDC表示，2024年公司將實現藍色磷光OLED材料的商業化。繼紅色和綠色后，藍色磷光材料也實現量產應用后，將有助于大大改善OLED顯示的效率和性能。另外，UDC還期待，當智能手機市場上OLED面板的滲透率達到50%時，會出現中大尺寸OLED面板的投資浪潮。
根據韓媒Thelec報道，據業界2月28日消息，UDC最近在去年第四季度業績發布后的電話會議中表示，公司在藍色磷光有機發光二極管(OLED)材料的研發方面取得了進展，并將在2024年實現商業化。
OLED面板的發光方式主要分為兩種，分別是磷光方式和熒光方式。磷光方式既利用了發光(激發狀態→地面狀態)能量的25%，即“單重態激子”(singlet exciton)，又利用了其余75%的“三重態激子”(triplet exciton)，因此內部發光效率可高達100%。與此不同，熒光方式只利用單重態激子，內部發光效率僅為25%的水平。
在光的三原色(紅色、綠色、藍色)中，紅色和綠色磷光材料已經在OLED顯示屏上實現量產應用。但是藍色磷光材料在色彩純度和壽命等方面一直暴露了弱點，因此在商業化的OLED顯示中，普遍使用的是藍色熒光材料。
展開 TV | 三星或將藍色磷光材料應用于QD-OLED，提高壽命及發光效率
CINNO Research產業資訊，據稱，三星顯示正在努力將藍色磷光材料應用于QD-OLED面板。如果三星顯示將大規模生產的電視面板QD-OLED的藍色發光層從現有的熒光材料改為磷光材料，預計將能夠延長使用壽命并提高效率。藍色磷光材料也是OLED中未開發的領域。美國UDC宣布將在2024年將其藍色磷光OLED材料商業化。
慶熙大學權長赫教授在首爾驛三三井酒店舉行的SID 2022 專題研討會上發表演講
5月18日，在首爾三井酒店舉行的“SID 2022專題研討會”的主題演講和問答環節中，慶熙大學權長赫教授表示，三星顯示正在進行研究，將藍色磷光材料應用于量子點（QD）-有機發光二極管（OLED）。SID 2022是上周在美國舉行的全球最大顯示學會的年度盛會。
權長赫教授表示“當三星顯示宣布藍色磷光材料的商業化臨近時，我對技術領域印象深刻。'這樣，三星顯示在內部將磷光OLED材料應用于電視是已作為最優先的選擇。
無論是用于電視的大尺寸OLED還是用于智能手機的中小尺寸OLED都采用了紅色和綠色內部發光效率為100%的磷光材料，而藍色則應用了內部發光效率僅為25%的熒光材料。如果開發出一種用磷光材料代替藍色熒光材料的技術，則將可以延長OLED的使用壽命并提高效率。
展開 一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗 附《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》下載
3）強化階段：試樣經過屈服階段后，曲線呈現上升趨勢，由于材料在塑性變形過程中不斷強化，材料的抗變形能力有增強了，這種現象稱為應變硬化。若在此階段卸載載荷到零時，變形并未完全消失，應力減小至零時殘留的應變稱為塑性應變或殘余應變。
4）頸縮階段和斷裂階段，試樣伸長到一定程度后，荷載讀數反而逐漸降低。
4、相關計算
對于屈服現象明顯的材料：
上屈服強度ReH= FeH/S0 （S0表示原始橫截面面積、FeH表示上屈服點對應的軸向力）
下屈服強度ReL = FeL/S0 （S0表示原始橫截面面積、FeL表示下屈服點對應的軸向力）
抗拉強度Rm=Fmax/ S0 （Fmax是指最大軸向力）
對于屈服現象不明顯的材料，規定以產生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。
下載地址：GB／T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》
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