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  有機(jī)超長(zhǎng)室溫磷光材料因其長(zhǎng)壽命的三重態(tài)激子、大斯托克斯位移、豐富的激發(fā)態(tài)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛關(guān)注。近年來，開發(fā)對(duì)外部刺激（如，激發(fā)波長(zhǎng)、紫外光照射、溫度、濕度、機(jī)械力等）具有響應(yīng)性的有機(jī)超長(zhǎng)室溫磷光材料已成為一個(gè)熱點(diǎn)課題。部分有機(jī)小分子化合物通過紫外光、熱或機(jī)械力刺激調(diào)控分子排列與分子間相互作用；或?qū)⒂袡C(jī)染料摻雜到聚合物基質(zhì)中，利用紫外輻照除氧及光交聯(lián)策略，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)磷光行為。然而，這些刺激響應(yīng)室溫磷光材料的光激活時(shí)間和光激活磷光壽命高度依賴于材料的內(nèi)在屬性，通常是恒定不變的，因此，調(diào)控光激活磷光壽命和光激活時(shí)間仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

  西北工業(yè)大學(xué)黃維教授與福建師范大學(xué)蔡素芝副教授、南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授合作，共同提出一種創(chuàng)新策略：通過紫外光照射和自由基耦合多途徑耗氧，從而縮短光激活時(shí)間并延長(zhǎng)光激活磷光壽命。將有機(jī)磷配體摻雜至聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乳酸（PLA）或聚醋酸乙烯酯（PVAc）中，所得聚合物薄膜表現(xiàn)出緩慢的光激活過程。光激活時(shí)間為30 min，光激活室溫磷光壽命達(dá)到360 ms。為了縮短光激活時(shí)間并延長(zhǎng)光激活室溫磷光壽命，將有機(jī)磷配體溶液先進(jìn)行光激活預(yù)處理，再摻雜到PMMA薄膜中，光激活時(shí)間從30 min 縮短至5 s，光激活室溫磷光壽命從360 ms延長(zhǎng)至621 ms，突破了材料固有屬性。鑒于其可逆光激活超長(zhǎng)室溫磷光特性，該材料已成功應(yīng)用于信息存儲(chǔ)與加密、可編程余輝標(biāo)簽和高級(jí)防偽等領(lǐng)域。這項(xiàng)工作突破了材料固有局限性，為調(diào)控光激活時(shí)間和光激活磷光壽命開辟一條新途徑。

  2025年10月15日，該研究成果以“Radical-enhanced photo-activated ultralong organic phosphorescence”為題，發(fā)表在國(guó)際著名期刊Nature Communications上。

圖1 自由基增強(qiáng)光激活室溫磷光設(shè)計(jì)理念

圖2 根據(jù)圖1兩種路徑制備得到的薄膜對(duì)應(yīng)的光物理性質(zhì)

圖3 光激活室溫磷光拓展實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的光物理性質(zhì)

圖4 自由基增強(qiáng)光激活室溫磷光機(jī)理研究

圖5 光激活室溫磷光薄膜應(yīng)用探究

  福建師范大學(xué)海峽柔性電子（未來科技）學(xué)院為該文章第一單位，博士研究生王躍飛為文章的第一作者，蔡素芝副教授為第一通訊作者，西北工業(yè)大學(xué)黃維教授和南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授為共同通訊作者。同時(shí)該成果得到中國(guó)科學(xué)院上海藥物所張?jiān)谟览蠋煛⒛暇┕I(yè)大學(xué)馬會(huì)利老師、姚肖康博士，以及湖州師范學(xué)院楊圣晨老師等老師的幫助。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和福建省自然科學(xué)基金的大力支持。

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于室溫磷光聚合物的設(shè)計(jì)及性能調(diào)控相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。聚合物材料具有柔性、可旋涂等諸多優(yōu)勢(shì)，在柔性電子領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。聚合物分子鏈熱運(yùn)動(dòng)以及側(cè)基旋轉(zhuǎn)等導(dǎo)致三線態(tài)激子非輻射躍遷較強(qiáng)，使得聚合物實(shí)現(xiàn)室溫磷光成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。針對(duì)這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)工作提出“離子鎖”策略，通過引入離子鍵鎖住側(cè)基發(fā)色團(tuán)，從而抑制發(fā)色團(tuán)三線態(tài)激子非輻射躍遷失活，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)室溫磷光，室溫磷光壽命達(dá)到2.1 s（Nat. Commun., 2019, 10, 4247）。通過改變側(cè)基發(fā)色團(tuán)的共軛度，實(shí)現(xiàn)了室溫磷光顏色從藍(lán)色到黃色的調(diào)控。此外，離子型聚合物呈現(xiàn)出激發(fā)波長(zhǎng)依賴磷光和高溫磷光發(fā)射現(xiàn)象，甚至在170℃下，仍保持超長(zhǎng)磷光發(fā)射現(xiàn)象。為了克服聚合物的脆性，受高力學(xué)強(qiáng)度生物材料（如骨頭、木頭等）啟發(fā)，發(fā)展了高力學(xué)強(qiáng)度室溫磷光明膠泡沫，該明膠泡沫室溫磷光壽命可達(dá)485.8 ms，能夠承受4.44 MPa的壓縮強(qiáng)度（J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 16256）。此外，提出了“孤立發(fā)色團(tuán)”策略，通過將有機(jī)小分子摻雜到聚乙烯醇中，獲得長(zhǎng)壽命、高效率、可見光激發(fā)超長(zhǎng)室溫磷光聚合物薄膜。該薄膜在室溫空氣中，壽命可達(dá)2.226 s，室溫磷光效率達(dá)42.6%。令人驚奇地是，摻雜1 wt.%不同客體，可實(shí)現(xiàn)藍(lán)色和綠色可見光激發(fā)超長(zhǎng)室溫磷光，激發(fā)窗口可達(dá)440 nm。此外，該聚合物薄膜在室溫條件下，長(zhǎng)余輝發(fā)光可持續(xù)30 min。該研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 1474上。通過將芳香雜環(huán)衍生物摻雜到不同聚合物中，成功實(shí)現(xiàn)了高效率和光激活室溫磷光（Adv. Mater., 2025, DOI：10.1002/adma.202503550）。室溫下絕對(duì)磷光效率最高可達(dá)66.2%。摻雜1 wt.%芳香雜環(huán)衍生物的聚乙烯吡咯烷酮薄膜的磷光壽命從1.2 ms延長(zhǎng)至578.6 ms。

  文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64202-7