虛態發光材料是極具發展潛力的新型發光材料，由于其發光由虛態躍遷引起，材料的發光不受光漂白以及聚集誘導淬滅的影響，相較于傳統固態熒光材料，可極大地拓展材料的使用條件以及使用壽命，應用于光學信息加密等領域。但是，目前對于虛態躍遷發光材料的研究仍然較少，所制得的材料由于其非常低的發光量子產率而在實際應用中受到限制。軟物質材料化學與功能制造重慶市重點實驗室致力于發展可持續性高性能智能納米材料，通過對生物基材料的性能進行挖掘、增強，實驗室黃進教授、甘霖副教授提出使用纖維素材料構建高性能光學納米材料的策略路線。
該工作基于誘導纖維素納米晶（CNC）形成穩定陣列結構使其產生虛態躍遷光致發光現象（圖一），纖維素納米晶作為一種生物源納米材料，具有可再生、環境友好的優點，拓展生物基材料的應用，能夠在一定程度上推進發光材料綠色化的進程。
圖一：CND@ZIF-8@CNC的制備途徑：（i）在CNC表面進行ZIF-8搭建，降低CNC表面電荷；（ii）CNC納米級裝配，形成ZIF-8納米級環境；（iii）在ZIF-8@CNC體系中加入碳納米點。
由于CNC表面含有大量的羥基結構，通過利用氫鍵作用，可完成CNC表面金屬有機框架（MOF）的搭建。由于所選用的ZIF-8材料具有正電性，通過控制ZIF-8結構的生長，能夠有效降低CNC之間的相互作用力，使其形成穩定的納米陣列結構，并通過MOF對CNC在納米尺度的包裹穩定這種陣列結構，對CNC的發光量子產率進行初步的提升。進一步地，利用ZIF-8所擁有的多孔結構，向體系中引入碳納米點（物理作用），集成局域等離激元共振效應，完成對材料發光強度的再度提升，最終使該材料的發光量子產率達到64.84%，滿足實際應用需求（圖二）。
圖二：CND@ZIF-8@CNC墨水繪圖作品
除此之外，該工作通過元素分析、原子力顯微鏡分析、計算研究驗證了ZIF-8@CNC的陣列結構以及CND@ZIF-8@CNC的局域等離激元共振效應。由于該材料具有很好的生物相容性以及環境友好性，在藥物示蹤方面也有著巨大的應用潛力。
以上結果發表于Carbohydrate Polymers (Carbohydrate Polymers, 2021, 253, 117260). 第一作者為碩士研究生鄭蜀玉，通訊作者為黃進教授，甘霖副教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117260
