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南京工業大學獲世界首例多彩有機“夜明珠”
2019-04-11 科學網

  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。長余輝發光材料又稱“夜明珠”。

  近日,中國科學院院士黃維和南京工業大學先進材料研究院教授安眾福團隊在有機長余輝發光領域再次取得重大突破。他們首次實現了單一有機晶體材料下的多彩長余輝發光,展現了該類材料在多彩顯示、防偽以及可視化紫外光精準探測等領域的應用潛力。相關研究成果在線發表于4月8日《自然·光子學》。

  由于長余輝發光材料具有壽命長、斯托克斯位移大及激發態豐富的特性,被廣泛應用于防偽、加密以及生物成像等前沿科學領域。隨著柔性電子的發展,具有長余輝發光性質的有機“夜明珠”受到廣泛關注。

  科學家通過調控分子結構、晶體分子堆積等策略,基于不同發光材料結構,實現了長余輝發光顏色調控。但是,該策略不僅操作復雜、不可控,且具有一定偶然性。如何在單一材料結構中實現多彩長余輝發光是該領域面臨的重大研究挑戰之一。

  針對這一科學難題,黃維、安眾福團隊與新加坡國立大學教授劉小鋼課題組合作,借鑒量子點、碳點等納米材料實現多彩發光設計思想。在單一有機分子晶體中,通過巧妙的分子結構和晶體堆積設計,同時構筑分子態和聚集態的長余輝發光,獲得了一系列激發波長依賴的動態多彩長余輝發光新材料。

  研究人員介紹,在晶體狀態下,隨著激發波長從250到400 nm逐漸紅移,有機長余輝發光顏色逐漸由紫色變為綠色,呈現出激發波長依賴的長余輝發光特性。該類材料的長余輝壽命為2.45秒,最大長余輝發光效率為31.2%。

  鑒于這種動態長余輝發光特性,該類材料被首次成功應用于多彩顯示和可視化紫外光精準檢測。研究人員表示,該成果不僅加深了科學界對長余輝發光性質調控的認知,還為開發更加智能化新材料并實現在有機光電子、柔性電子等領域應用提供了新思路。

  黃維指出,該團隊作為國際上有機長余輝發光的開拓者,一直致力于對有機長余輝發光新材料的開發、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以來,此項研究再次實現了長余輝發光領域的重大突破。

  “與目前所報道的材料相比,此次研究所獲得的材料在發光壽命、效率以及發光顏色調控上均展現出獨特優勢,展現出非常廣闊的應用前景。”黃維說。

  相關論文信息:https://www.nature.com/articles/s41566-019-0408-4

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