近日，南京工業(yè)大學(xué)海外人才緩沖基地黃維院士和安眾福教授帶領(lǐng)的團隊在有機長余輝發(fā)光領(lǐng)域再次取得重大突破。他們首次實現(xiàn)了單一有機晶體材料下的多彩長余輝發(fā)光，同時展現(xiàn)了該類材料在多彩顯示、防偽以及可視化紫外光精準(zhǔn)探測等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，相關(guān)成果以題為“Colour-tunable ultra-long organic phosphorescence of a single-component molecular crystal”于4月8日在線發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)刊物——Nature Photonics（《自然?光子學(xué)》）上。
長余輝發(fā)光是指發(fā)光材料撤去激發(fā)光源后，仍能持續(xù)發(fā)光數(shù)秒至數(shù)小時的一種發(fā)光現(xiàn)象。長余輝發(fā)光材料又俗稱“夜明珠”，被古代帝王奉為稀世珍寶。同時，在我們?nèi)粘Ｉ詈蜕虡I(yè)界也獲得了青睞，被廣泛應(yīng)用于夜間應(yīng)急指示、儀表顯示、光電子器件以及國防軍事等領(lǐng)域。近年來，由于其具有長壽命、大的斯托克斯位移以及豐富的激發(fā)態(tài)性質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于防偽、加密以及生物成像等前沿科學(xué)領(lǐng)域。隨著柔性電子的發(fā)展，短短幾年時間，具有長余輝發(fā)光性質(zhì)的有機“夜明珠”受到了廣泛關(guān)注。科學(xué)家通過調(diào)控分子結(jié)構(gòu)、晶體分子堆積等策略，基于不同發(fā)光材料結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了長余輝發(fā)光顏色調(diào)控。該策略不僅操作復(fù)雜，而且不可控，具有一定偶爾性。盡管多彩發(fā)光應(yīng)用廣泛，如何在單一材料結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)多彩長余輝發(fā)光是該領(lǐng)域面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。
針對這一科學(xué)難題，南京工業(yè)大學(xué)海外人才緩沖基地（先進材料研究院，IAM團隊）黃維院士與安眾福教授所帶領(lǐng)的團隊與新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授課題組合作，借鑒量子點等納米材料實現(xiàn)多彩發(fā)光設(shè)計思想。在單一有機分子晶體中，通過巧妙的分子結(jié)構(gòu)和晶體堆積設(shè)計，同時構(gòu)筑單分子態(tài)和聚集態(tài)的長余輝發(fā)光，獲得了一系列激發(fā)波長依賴的動態(tài)多彩長余輝發(fā)光新材料。在晶體狀態(tài)下，隨著激發(fā)波長從250到400 nm的逐漸紅移，有機長余輝發(fā)光顏色逐漸由紫色變?yōu)榫G色，呈現(xiàn)出激發(fā)波長依賴的長余輝發(fā)光特性。該類材料的長余輝壽命為2.45秒，最大長余輝發(fā)光效率為31.2%。鑒于這種動態(tài)長余輝發(fā)光特性，該類材料被首次成功應(yīng)用于多彩顯示和可視化紫外光精準(zhǔn)檢測。該創(chuàng)新性研究成果不僅顛覆了我們對長余輝發(fā)光性質(zhì)調(diào)控的認(rèn)知，同時還為開發(fā)更加智能化新材料實現(xiàn)在有機光電子、柔性電子等領(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路。
圖1 多彩有機長余輝發(fā)光材料的設(shè)計思路、性能與應(yīng)用
黃維院士指出，團隊作為國際上有機長余輝發(fā)光的開拓者，一直致力于對有機長余輝發(fā)光新材料的開發(fā)、新機理的研究以及新應(yīng)用的探索，繼在單一組分有機半導(dǎo)體中實現(xiàn)長余輝發(fā)光以來，此項研究成果再次實現(xiàn)了長余輝發(fā)光領(lǐng)域的重大突破。與目前所報道的材料相比，所獲得的材料，在發(fā)光壽命、效率以及發(fā)光顏色調(diào)控上均展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，展現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。
這是黃維院士和安眾福教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組連續(xù)在化學(xué)與材料領(lǐng)域國際頂級期刊—Nature Materials（自然?材料）Journal of American Chemical Society （美國化學(xué)會志）、Angewandte Chemie International Edition（德國應(yīng)用化學(xué)）、Advanced Materials（先進材料）、發(fā)表工作之后，取得的又一重大科學(xué)研究成果。該工作的第一作者為谷龍博士與史慧芳副教授。IAM團隊的馬會利副教授、陶友田教授、姚偉副教授和霍峰蔚教授參與了此項研究。這一工作得到了國家科技部973計劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金等項目的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-019-0408-4?from=timeline
