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  超長(zhǎng)有機(jī)室溫磷光材料是近十年發(fā)展起來(lái)的一種激發(fā)光源關(guān)閉后仍然能發(fā)光一段時(shí)間的材料。由于超長(zhǎng)聚合物基室溫磷光材料來(lái)源廣泛、官能團(tuán)易修飾、發(fā)射波長(zhǎng)范圍廣、斯托克斯位移大等特點(diǎn)，因此超長(zhǎng)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(jī)室溫磷光材料的發(fā)射不具備動(dòng)態(tài)可調(diào)的特性，其磷光的發(fā)射帶或者余輝時(shí)間不會(huì)隨外界條件的變化而發(fā)生改變，從而限制了其在復(fù)雜環(huán)境條件下的應(yīng)用，因此開(kāi)發(fā)高亮度長(zhǎng)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(shí)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(kāi)發(fā)具有輻照依賴特性的長(zhǎng)壽命室溫磷光材料，重慶理工大學(xué)楊朝龍教授課題組與南洋理工大學(xué)趙彥利教授課題組合作，通過(guò)對(duì)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(kāi)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(shí)間之后，其磷光的發(fā)射強(qiáng)度增強(qiáng)，余輝時(shí)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(méi)有肉眼可見(jiàn)的余輝，磷光壽命僅為58.03ms。而當(dāng)紫外輻照45分鐘后，其熒光和磷光都有大幅度的增強(qiáng)，其磷光壽命提高到828.81ms，其余輝時(shí)間達(dá)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)。

  研究結(jié)果表明，在利用254nm的紫外光源持續(xù)輻照之后，其含有大量羥基的聚合物基質(zhì)PVA中的羥基會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的輻照過(guò)程中脫水交聯(lián)，形成剛性的醚鍵(C-O-C)。相對(duì)于摻雜體系中羥基構(gòu)成的氫鍵網(wǎng)絡(luò)而言，這種新形成的化學(xué)鍵會(huì)進(jìn)一步抑制磷光體的非輻射躍遷，使磷光體在激發(fā)后會(huì)有性能優(yōu)異的磷光發(fā)射 （圖2）。

圖2. 摻雜體系在紫外輻照條件下的變化和其輻照依賴性發(fā)光機(jī)理

  利用這些材料余輝性能的輻照依賴特性，這種對(duì)紫外光非常敏感且余輝亮度很高的磷光材料通過(guò)無(wú)油墨絲網(wǎng)印刷工藝，可以得到一系列高分辨率的印刷圖案，與他們之前的工作（Science Advances, 2018,4, eaas9732）相比，印刷的圖案清晰度和分辨率有了明顯的提高。同時(shí)，利用該系列材料在不同輻照時(shí)間下展現(xiàn)出不同的磷光發(fā)射性能，可廣泛應(yīng)用于信息儲(chǔ)存和防偽識(shí)別，其加密的防偽信息隨著輻照時(shí)間的不同其余輝顏色也隨之改變，從而實(shí)現(xiàn)了更多維度的信息加密 （圖3）。

圖3. 輻照依賴性的室溫磷光材料應(yīng)用于絲網(wǎng)印刷和信息儲(chǔ)存防偽

  以上相關(guān)成果以題目為“Ultraviolet irradiation-responsive dynamic ultralong organic phosphorescence in polymeric systems”發(fā)表在Nature communications (Nat Commun 12, 2297, 2021)上。論文的第一作者為重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生張永鋒，通訊作者為楊朝龍教授，共同通訊作者為南洋理工大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系趙彥利教授。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶市教委、重慶市科技局、新加坡學(xué)術(shù)研究基金等項(xiàng)目大力支持，感謝趙老師的無(wú)私幫助以及審稿人和編輯的辛勤工作！感謝各位同行以及朋輩一直以來(lái)對(duì)我們的支持和鼓勵(lì)！  

  原文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-021-22609-y