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西工大黃維院士團隊《Nat.Commun.》:開發聚合物長余輝新進展
2019-09-20  來源:文匯

  近日,西北工業大學柔性電子研究院黃維院士、安眾福教授帶領的團隊在有機長余輝發光領域再次取得新突破,設計并開發一系列聚合物長余輝材料,該成果在線發表于國際頂級學術期刊Nature Communications(《自然.通訊》)。

  長余輝發光是指發光材料撤去激發光源后,仍能持續發光數秒至數小時的一種發光現象。長余輝發光材料俗稱“夜明珠”,即使在黑暗中,也能發出奪目的光芒,被古代帝王奉為稀世珍寶。

  長余輝發光材料被廣泛應用于夜間應急指示、儀表顯示、光電子器件以及國防軍事等領域、特別是近年來憑借其長壽命、大的斯托克斯位移以及豐富的激發態性質被用于防偽、加密以及生物成像等一些前沿科學領域。與無機長余輝材料相比,室溫有機長余輝材料具有較好的生物相容性、導電性,加之成本低廉、結構易修飾等優點,備受人們關注。

  近幾年,有機長余輝材料得到了快速發展,然而這類材料主要集中在晶體小分子和主客體摻雜體系。由于晶體小分子體系的結晶性和主客體摻雜體系的相分離等問題,限制了材料的實際應用。聚合物材料具有柔性、質輕、可旋涂、可拉伸等諸多優勢,在柔性電子領域展現出巨大應用潛力。然而,如何實現聚合物材料的長余輝發光是該領域的挑戰之一。

  針對此問題,西北工業大學柔性電子研究院黃維院士和安眾福教授領導的研究團隊提出通過離子鍵鎖定發色單元,在聚合物共價鍵的作用下,實現了離子型聚合物的長余輝發光,發射壽命長達2.1 s。實驗數據和理論計算表明該類聚合物材料具有室溫長余輝的原因是離子鍵抑制了發色單元的非輻射躍遷。該設計理念不僅適用于芳香型的聚合物材料體系,也是適用非芳香型的聚合物材料體系。此外,他們還首次報道了激發波長依賴的聚合物磷光發射,實現余輝顏色從藍到橙顏色可調。從分子設計角度來看,選擇不同共軛程度的發色單元,可實現聚合物材料的多彩發光。這一研究成果賦予傳統的聚合物材料新的性能,加之材料來源廣、成本低,具有很大的應用前景。

  作為國際上有機長余輝發光的開拓者,黃維院士團隊一直致力于對有機長余輝發光材料的開發、新機理的研究以及新應用的探索,繼在單一組分有機半導體中實現長余輝發光、進而首次實現單一有機晶體材料下的多彩長余輝發光以來,此項研究成果再次實現了長余輝發光領域的重大突破。相關研究工作以“Enabling long-lived organic room temperature phosphorescence in polymers by subunit interlocking”為題于Nature Communications(《自然?通訊》在線發表,黃維院士、安眾福教授為該論文的通訊作者。該研究工作得到了國家重大科學研究(973)計劃、國家自然科學基金委面上項目、江蘇省杰出青年科學基金等項目的支持。

  文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11749-x

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(責任編輯:xu)
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