室溫磷光（RTP）是一種獨特的光物理現象，相關材料在撤去激發光源后，可以持續數秒到幾小時的長壽命發射。由于其較大的斯托克斯位移和長發光壽命等特性，RTP材料在信息加密、生物成像、化學傳感等領域有著重要的應用前景。特別地，與廣泛應用的熒光標簽相比，RTP材料具有額外的時間維度和更為豐富的光學可調性，因而在多級信息編碼中展現出更高的隱蔽性和難以復制性，更適用于高等級的信息加密與防偽。近十年來，該領域得到了迅猛發展并取得了諸多令人印象深刻的進步，但在沒有任何繁瑣制備過程的情況下，按需且高效操縱RTP性能仍然是一個很大的挑戰，這極大地限制了其在定制化高級信息加密和防偽方面的相關應用。此外，如何巧妙整合多色熒光和精確可調的余輝應用于多級信息編碼以提高加密安全性有待進一步探索與優化。
近日，該團隊基于上述問題報道了一種鑭系金屬配位精準調控有機室溫磷光材料性能的策略，獲得了定制化的熒光、磷光性能并建立了高安全等級的多級信息加密防偽應用。該工作以題為“Finely Manipulating Room Temperature Phosphorescence by Dynamic Lanthanide Coordination toward Multi-Level Information Security”發表于Nature Communications上。
首先，作者將具有金屬配位能力的三聯吡啶苯硼酸（TPYBOH）通過高效的B-O click反應共價嵌入到聚乙烯醇（PVA）中，獲得了具有亮藍色磷光發射的聚合物基RTP材料（TPYBOH@PVA）（圖2）。進一步地，通過調整磷光團的摻雜量，實現了對磷光性能的優化。結果顯示在摻雜量為0.6 wt%時，材料表現出最佳的磷光性能，壽命達到629 ms，屬于長壽命RTP，為后續精準調控提供了良好的條件。
圖2 TPYBOH@PVA薄膜的化學組成及光物理性質
圖4 鑭系摻雜磷光薄膜在紫外燈開關前后的照片
圖6 多級信息編碼系統的構建與解密
寧波材料所碩士李龍強為論文第一作者，陳濤研究員、尹光強助理研究員為論文通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2022YFB3204301），國家自然科學基金 （22205249），中國博士后科學基金（2021TQ0341，2022M723252），浙江省自然科學基金（LQ23B040002），寧波市自然科學基金（2021J203），中國科學院寧波材料所所長基金（2021SZKY0305）等項目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47674-x
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