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南京工业大学开发出会变颜色的有机“夜明珠”
2019-04-15 15:52:57

  “紫外光看不见、摸不着,在许多时候是对人体有害的,利用我们开发的材料,就可以将不可见的紫外光可视化检测出来!”史慧芳说,“而且这种材料展现出不同颜色的持续发光,可以实现对不同波长的紫外线进行精准探测,此外,该材料还可以应用于信息加密、二维码的识别等。”史慧芳所说的材料,是指一种新型的有机长余辉发光材料,俗称有机“夜明珠”。


  长余辉发光是指发光材料撤去激发光源后,仍能持续发光数秒至数小时的一种发光现象。早在2015年,南京工业大学先进材料研究院黄维院士、安众福教授研究团队就率先在单一组分有机半导体中实现了长余辉发光。近日,在此基础上,他们再次取得重大突破,最新开发出的这种有机“夜明珠”,还可以“变”出不同颜色。日前,该团队的这一成果发表在国际顶尖学术刊物《自然 光子学》上。


  据论文的主要贡献者之一、南京工业大学史慧芳副教授介绍,虽然已有科学家通过调控分子结构、晶体分子堆积等策略,基于不同发光材料结构,实现了长余辉发光的颜色调控,但该策略不仅操作复杂,而且不可控,具有一定偶然性。尽管多彩发光应用广泛,如何在单一材料结构中实现多彩长余辉发光,仍是该领域面临的重大研究挑战之一。


  针对这一难题,黄维院士、安众福教授与新加坡国立大学刘小钢教授课题组合作,借鉴量子点等纳米材料,实现了多彩发光设计思想。在单一有机分子晶体中,通过巧妙的分子结构和晶体堆积设计,同时构筑分子态和聚集态的长余辉发光,获得了一系列激发波长依赖的动态多彩长余辉发光新材料。论文第一作者谷龙博士表示,课题组以不同的波长激发,随着从短波长到长波长的改变,可以产生出从蓝紫光到绿光不同颜色的长余辉发光,“而当我们将波长再调回到短波长的时候,就会又‘变’回到一个蓝紫光的长余辉,这样我们就实现了长余辉发光的动态、可逆的变化。”而该研究的另一优势则是,可以将一些不可见的紫外光实现一个可视化的检测。


  这一新材料的长余辉寿命为2.45秒,最大长余辉发光效率为31.2%。鉴于这种动态长余辉发光特性,该类材料被首次成功应用于多彩显示和可视化紫外光精准检测。该成果不仅加深了科学界对长余辉发光性质调控的认知,还为开发更加智能化新材料并实现在有机光电子、柔性电子等领域应用提供了新思路。


  黄维院士指出,研究团队作为国际上有机长余辉发光的开拓者,一直致力于对有机长余辉发光新材料的开发、新机理的研究以及新应用的探索,继在单一组分有机半导体中实现长余辉发光以来,此项研究成果再次实现了长余辉发光领域的重大突破。与目前所报道的材料相比,所获得的材料,在发光寿命、效率以及发光颜色调控上均展现出独特优势,展现出非常广阔的应用前景。

来源:中化新网


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