南京工业大学黄维院士Nature Materials

2021年8月26日下午11:25 • 顶刊解读

由于在显示、照明、生物医学和光通信中的潜在应用，蓝色荧光粉引起了相当大的关注。例如，蓝光是固态照明和全彩显示白光发射的核心成分。迄今为止，已经开发了多种蓝色发光材料，例如具有长发光寿命的持久发光材料、几乎100%利用单线态和三线态激子的有机磷光复合物以及具有热激活延迟荧光的纯有机发光材料。

最近，有机磷光材料已通过结晶诱导、H-聚集、共结晶、聚合或主客体掺杂以及许多其他方法，发展为无机持久性发光材料的替代品。尽管在实现可调发光颜色方面取得了成功，然而，合成具有高三重态能级和抑制非辐射跃迁的无重原子有机体系已被证明是困难的，这是高效蓝色磷光的关键要求。

南京工业大学黄维院士、安众福教授和新加坡国立大学刘小钢教授在Nature Materials发表最新成果，通过限制孤立的生色团，发展了高效的蓝色磷光材料。

作者基于限制离子晶体中孤立的发色团，展示了一种实现高性能蓝色荧光粉的简单化学策略。

作者选择了带有四个羧基的邻苯二甲酸(PMA)作为模型发色团，羧基在氢氧化钠存在时可以电离，形成多个离子键，导致分离的分子排列，可以忽略发色团间的相互作用。最终形成一个刚性的分子网络，有效抑制分子振动诱导的非辐射跃迁。此外，在刚性分子网络中的激子系统间穿越可以促进磷光的增强。作为概念的证明，在323 K下，通过挥发PMA和NaOH试剂的水溶液合成了四钠热藻酸盐(TSP)。在310 nm灯激发停止后，用肉眼观察到明亮的深蓝色余辉持续几秒钟。此外，这些有机荧光粉在不同条件下的光致发光(PL)表征证实，这些有机荧光粉具有良好的化学和环境稳定性。

作者发现，通过改变带电荷的发色团及其反离子，可以获得从蓝色到深蓝色的可调谐磷光，磷光效率最高可达96.5%。此外，这些磷光材料可以实现快速、高通量的数据加密、指纹识别和余辉显示。这项工作将有助于高效蓝色有机荧光粉的设计，并将有机磷光的领域拓展到新的应用领域。

图文详情

图1. 高效蓝色磷光的理性设计

南京工业大学黄维院士Nature Materials

图2. TSP晶体在环境条件下的光物理特性

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图3. 环境条件下蓝色磷光的机理研究

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图4. 室温条件下TPP、HSM、HPM和TNP晶体的光物理表征

图5. 在环境条件下用于数据加密、指纹识别和余辉显示的蓝色磷光显示

作者简介

南京工业大学黄维院士Nature Materials

黄维，汉族，中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、亚太材料科学院院士、东盟工程与技术科学院外籍院士、巴基斯坦科学院外籍院士、国际欧亚科学院院士。教授、博导，有机电子、塑料电子、印刷电子、生物电子、纳米电子和柔性电子学家。“国家重要人才计划”特聘教授，国家“杰出青年科学基金”获得者，“国家杰出人才计划”特聘专家，“973”项目首席科学家。亚太地区工程组织联合会（FEIAP）主席、世界工程组织联合会执委兼主席高级顾问，俄罗斯科学院名誉博士、英国谢菲尔德大学名誉博士，英国皇家化学会会士、美国光学学会士、国际光学工程学会会士。曾两次获得国家自然科学奖二等奖、四次获得高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖、六次获得江苏省科学技术奖一等奖和二等奖以及何梁何利基金“科学与技术进步奖”和中国电子学会自然科学奖一等奖等，成果曾经入围中国“高等学校十大科技进展”。

文献信息

Ye, W., Ma, H., Shi, H. et al. Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence. Nat. Mater. (2021).

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01073-5

南京工业大学黄维院士Nature Materials

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