《自然·光子学》(Nature Photonics)报道重点实验室主任黄维院士团队首例多彩有机“夜明珠”研究成果
发布时间: 2019-04-10     浏览次数: 20

     近日,重点实验室主任黄维院士、新加坡国立大学化学系刘小钢教授和南京工业大学安众福教授带领的团队在有机长余辉发光领域再次取得重大突破。他们首次实现了单一有机晶体材料下的多彩长余辉发光,同时展现了该类材料在多彩显示、防伪以及可视化紫外光精准探测等领域的应用潜力,相关成果以“Colour-tunable ultra-long organic phosphorescence of a single-component molecular crystal”为题于2019年4月8日在线发表在国际顶尖学术刊物—Nature Photonics(《自然·光子学》)上。

         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。长余辉发光材料又俗称“夜明珠”,被古代帝王奉为稀世珍宝。同时,在我们日常生活和商业界也获得了青睐,被广泛应用于夜间应急指示、仪表显示、光电子器件以及国防军事等领域。近年来,由于其具有长寿命、大的斯托克斯位移以及丰富的激发态性质,被广泛应用于防伪、加密以及生物成像等前沿科学领域。随着柔性电子的发展,短短几年时间内,具有长余辉发光性质的有机“夜明珠”受到了广泛关注。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,实现了长余辉发光颜色调控。该策略不仅操作复杂,而且不可控,具有一定偶尔性。尽管多彩发光应用广泛,然而如何在单一材料结构中实现多彩长余辉发光是该领域面临的重大研究挑战之一。

         针对这一科学难题,黄维院士所带领的IAM团队与新加坡国立大学刘小钢教授课题组合作,借鉴量子点、碳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。在晶体状态下,随着激发波长从250到400nm的逐渐红移,有机长余辉发光颜色逐渐由紫色变为绿色,呈现出激发波长依赖的长余辉发光特性。该类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。该创新性研究成果不仅加深了我们对长余辉发光性质调控的认知,同时还为开发更加智能化的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,IAM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。继团队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,该研究成果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。


         文章信息:Colour-tunable ultra-long organic phosphorescence of a single-component molecular crystal Long Gu, Huifang Shi, Lifang Bian, Mingxing Gu, Kun Ling, Xuan Wang, Huili Ma, Suzhi Cai, Weihua Ning, Lishun Fu, He Wang, Shan Wang, Yaru Gao, Wei Yao, Fengwei Huo, Youtian Tao, Zhongfu An, Xiaogang Liu & Wei Huang, Nature Photonics, 2019, DOI: 10.1038/s41586-018-0575-3

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0408-4








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