我国科学家取得有机长余辉发光领域重大进展

近日，中国科学院院士、西北工业大学柔性电子研究所首席科学家黄伟和南京工业大学先进材料研究所教授安中富带领团队在有机长余辉发光领域取得又一重大突破，设计开发了一系列新型高分子长余辉材料。相关结果发表在9月18日的《自然通讯》上。黄炜和安仲甫是本文的通讯作者。

长余辉发光是指在激发光源被去除后，发光材料能够持续发光数秒至数小时的发光现象。长余辉发光材料，俗称“夜明珠”，即使在黑暗中也能发出耀眼的光，被古代帝王视为稀世珍宝。

长余辉发光材料广泛应用于夜间应急指示、仪器显示、光电器件、国防和军事等领域，特别是近年来，由于其寿命长、斯托克斯位移大、激发态性质丰富，被应用于防伪、加密和生物成像等前沿科学领域。

与无机长余辉材料相比，室温有机长余辉材料因其良好的生物相容性、导电性、低成本和易于结构修饰而备受关注。近年来，有机长余辉材料发展迅速。然而，这些材料主要集中在小晶体分子和主客体掺杂系统中。由于小晶体分子的结晶性和主客体掺杂体系的相分离，材料的实际应用受到限制。聚合物材料具有许多优点，如柔韧性、重量轻、旋涂性、拉伸性等。它们在柔性电子领域显示出巨大的应用潜力。

然而，如何实现高分子材料的长余辉发光是该领域面临的挑战之一。为了解决这一问题，黄伟和安中富领导的科技创新团队提出，离子聚合物的长余辉发光是通过离子键锁定发光单元来实现的，在聚合物共价键的协同作用下，发光寿命长达2.1 s。实验数据和理论计算表明，这种聚合物材料在室温下具有长余辉的原因是离子键抑制了发光单元的非辐射跃迁。设计概念不仅适用于芳香族聚合物材料系统，也适用于非芳香族聚合物材料系统。

此外，他们还首次报道了聚合物的激发波长依赖长余辉发光现象，实现了余辉从蓝色到橙色的颜色调整。此外，这种材料在高达170摄氏度的温度下仍能保持长余辉发光。

这一研究成果赋予了传统高分子材料新的性能。此外，该材料来源广泛，成本低廉。它在柔性显示、照明、数据加密和生物医学领域有很大的应用前景。

作为世界有机长余辉发光的先驱，黄伟的团队一直致力于新型有机长余辉发光材料的开发、新机理的研究和新应用的探索。随着长余辉发光在单组分有机半导体中的实现，以及首次在单一有机晶体材料下实现彩色长余辉发光，这一研究成果再次在长余辉发光领域取得了重大突破。

研究工作得到了国家重大科学研究(973)计划、国家自然科学基金面上项目、江苏省杰出青年科学基金等项目的支持。

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11749-x