室溫磷光材料
關(guān)注創(chuàng)建者：YANGCY 創(chuàng)建時間：2018-08-29
室溫磷光材料的實例教程
：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(diào)控多色有機磷光材料領(lǐng)域取得新進展
華東理工大學馬驤教授團隊Angew：在可調(diào)控室溫磷光材料研究領(lǐng)域新突破
華東理工大學的田禾院士、馬驤教授團隊綜述：構(gòu)建無定形態(tài)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(lǐng)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(tài)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(fā)射材料領(lǐng)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(lǐng)域的研究工作取得了突破性進展
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展開 純有機室溫磷光材料憑借其長壽命的發(fā)光、多樣化的設(shè)計和方便制備等特點有望在光電材料和生化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我校田禾院士、馬驤教授科研團隊在該研究領(lǐng)域取得了突破性進展，近日，《德國應(yīng)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(lǐng)域的研究工作。
迄今為止，已報道的室溫磷光材料多數(shù)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(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)制備，因此急需發(fā)展制備純有機室溫磷光材料。純有機分子的三線態(tài)激發(fā)態(tài)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(chǎn)生長壽命且具有高效量子產(chǎn)率的室溫磷光發(fā)射。目前，純有機室溫磷光體系的構(gòu)建大多集中于高度有序的晶態(tài)結(jié)構(gòu)或剛性基質(zhì)包埋材料，但此類體系在制備固體薄膜發(fā)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(yè)應(yīng)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(fā)射的無定形態(tài)聚合物材料。此類無定形態(tài)材料因其超長的壽命和高效的量產(chǎn)可以通過肉眼觀察到發(fā)光現(xiàn)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(xiàn)了無重原子無定形態(tài)的室溫磷光發(fā)射。丙烯酰胺聚合物鏈之間的氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)既能固定磷光團來抑制其非輻射躍遷，也能提供微環(huán)境來隔絕猝滅分子，從而確保該體系能實現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時，由于體系中并未使用到鹵素重原子，使得三線態(tài)發(fā)光壽命大大增加，移除激發(fā)光源后發(fā)光現(xiàn)象仍可以持續(xù)5s。
展開 超長有機室溫磷光材料是近十年發(fā)展起來的一種激發(fā)光源關(guān)閉后仍然能發(fā)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(fā)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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，目前大多數(shù)有機室溫磷光材料的發(fā)射不具備動態(tài)可調(diào)的特性，其磷光的發(fā)射帶或者余輝時間不會隨外界條件的變化而發(fā)生改變，從而限制了其在復雜環(huán)境條件下的應(yīng)用，因此開發(fā)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(xiàn)聚合物基紫外刺激響應(yīng)的磷光發(fā)射策略；(d) 八種聚合物基摻雜體系在持續(xù)輻照45分鐘前后的熒光和磷光發(fā)射圖片
為了開發(fā)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(yōu)化篩選，并結(jié)合抑制磷光體三重態(tài)激子的非輻射躍遷策略，開發(fā)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(xù)輻照一段時間之后，其磷光的發(fā)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(xiàn)出明顯的輻照依賴特性(圖1)。
展開 刺激響應(yīng)性發(fā)光材料因在信息存儲、防偽和光電器件等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而受到科研工作者們的廣泛關(guān)注。迄今為止，雖然已經(jīng)有較多的刺激響應(yīng)發(fā)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(jiān)測到發(fā)光顏色或強度的改變。因此，如果能夠從另一個維度，例如發(fā)射壽命，來監(jiān)測其刺激響應(yīng)特性，則可以拓展其在更多領(lǐng)域的實際應(yīng)用。
有機室溫磷光材料由于其低毒性、長發(fā)光壽命和大斯托克斯位移等優(yōu)點在近幾年受到了極大的關(guān)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(fā)光更有利于其發(fā)展成為刺激響應(yīng)材料。盡管如此，關(guān)于刺激響應(yīng)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(yīng)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(fā)色團DPP-BOH與聚合物基質(zhì)PVA在水溶液中共價連接，得到了一種新型的刺激響應(yīng)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(huán)境，所制備的聚合物薄膜表現(xiàn)出超長的室溫磷光，壽命達2.43 s，磷光量子產(chǎn)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(tǒng)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(fā)射的熒光染料，聚合物薄膜的余輝顏色能夠通過能量轉(zhuǎn)移從藍色調(diào)節(jié)到綠色再到橙色，并同時兼具刺激響應(yīng)特性。最后，基于這三種長余輝材料的水/熱刺激響應(yīng)、多色調(diào)控以及完全水溶液處理等特點，它們被成功地應(yīng)用于信息防偽、絲網(wǎng)印刷和指紋記錄等領(lǐng)域。
展開 https://advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf9668
來源：華東理工大學
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