点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:无需化学修饰,“掺”出有机室温磷光材料
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

无需化学修饰,“掺”出有机室温磷光材料

来源:科技日报2021-08-04 09:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  因能在黑暗中熠熠发光,夜明珠被视为人间宝物。但传统的夜明珠都是能发出磷光的高标准天然无机材料,科学家们一直希望设计出无需任何化学修饰就能发出室温磷光(RTP)的有机材料。

  科技日报记者8月1日从华东理工大学获悉,该校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士和马骧教授团队设计了一种构建纯有机室温磷光材料的掺杂体系,为众多的化学和材料科学工作者提供了一种设计磷光材料的便捷手段。相关成果发表在最新一期国际著名期刊《德国应用化学》上。

  解决了激发三重态的稳定问题

  发光可分为磷光和荧光。磷光是一种特殊的发光现象。与常见的荧光不同,磷光的寿命更长,可从数毫秒到数小时,而且其发射波长距离激发波长更远。在当今世界,各种各样的磷光材料更因其独特性质在防伪、分子开关、生物成像等领域有着广泛的应用,也受到了化学、材料科学和生命科学工作者的关注。然而,夜明珠等传统无机磷光材料大多包含贵金属,成本高且毒性大。纯有机分子毒性低,但通常仅在极低温(如液氮温度)和惰性气体中才能发出磷光。纯有机室温磷光材料虽然通过各种手段也取得了一定的进展,但依然需要精巧的分子设计和复杂的合成手段。

  马骧说:“实现有机分子的RTP,主要需解决激发三重态即一种特殊的电子激发状态的产生和稳定问题”。研究团队开发出了一种新颖的掺杂体系,只需要将普通的荧光染料掺杂进一种季铵盐聚合物中,即可赋予其RTP性质,而无需对该染料进行任何化学修饰。该聚合物具有溴离子,可以通过一种名为外部重原子效应的作用使得受激发的染料从单重态转化为三重态。同时,溴离子又和聚合物主链上的季铵阳离子形成强大的离子键网络。马骧说,这样的刚性网络会像“笼子”一样将染料分子牢牢“控制”住,抑制了激发三重态以放热的方式失活,从而使其发出磷光。

  研究团队成员严子昂解释说,相对于共聚和结晶来说,掺杂策略很显著的优势就是,只需要把荧光染料和基质物理混合,不需要经过化学修饰就能把发出磷光的官能团键合在染料上。其次,掺杂策略具有很高的普适性,在日常生产中没有较高的技术要求,是一种相对简单的物理手段。“现存荧光染料只要在水、乙醇或者二甲基甲酰胺等溶剂当中有一定溶解度,很多都能通过该掺杂策略发出磷光,这极大扩展了此策略的使用范围。”严子昂说。

  在磷光防伪领域应用潜力巨大

  该策略还具有良好的通用性,包括萘亚胺、联萘酚、硫酸奎宁在内的多种传统荧光体经掺杂后都展现出了显著的磷光效应。由于不同染料的内禀性质不同,各掺杂体系的磷光光谱也显现出各不相同的波长和峰形,有效满足了科学工作者对不同性质的磷光材料的需求。

  据悉,罗丹明B等染料在该聚合物中不仅发出了RTP,还通过反系间窜越过程发出了热激活延迟荧光(TADF),这是一种寿命比荧光更长的延迟荧光。TADF的产生也需要激发三重态的参与,这表明该掺杂策略不仅适用于磷光,还适用于其他涉及激发三重态的光物理和光化学过程。与晶态RTP材料不同,粉末X射线衍射表明,这些掺杂材料处于无定形态,说明这样的材料不需要晶体严格的生长条件,因此更易加工。该策略将为磷光材料的设计、应用以及有机分子激发三重态的研究提供一种便捷的手段。

  像夜明珠一样的高效率、长寿命的纯有机室温磷光材料,未来将会得到广泛应用。马骧介绍说,磷光的特点是,当紫外线、阴极射线、X射线、加热等激发源撤除之后,材料仍可继续发光,这类材料在防伪领域应用潜力巨大。比如人民币上面用一些荧光材料来防伪,拿紫外线灯去照射时,它会发亮,但是这种发光性非常单一,如果在光源撤去之后还能再亮一段时间,发光的颜色甚至还和紫外线灯照射时的颜色不一样,那就大大增强了人民币的不可伪造性。这项技术还可用于制造其他易伪造商品的防伪标签。(王 春)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 神舟十八号载人飞行任务航天员与记者见面

  • 神舟十八号航天员乘组确定

独家策划

推荐阅读
日前,中国纤维质量监测中心发布2023年度新疆棉花生产加工过程质量状况监测结果。
2024-04-24 10:33
1998年,聂海胜成为我国首批航天员,先后执行过神舟六号、神舟十号、神舟十二号3次载人飞行任务。
2024-04-24 10:17
在北京航天飞行控制中心的统一调度下,酒泉卫星发射中心、西安卫星测控中心以及任务各测控站点实施联调联控,全面模拟发射准备、发射以及飞行过程中的各种技术状态和工作过程。
2024-04-24 10:16
1996年,我从技校毕业后,来到金川公司工作。当时总听师傅们讲,贵金属冶炼技术难以突破。提高我国铂族贵金属提炼的技术水平,对于守护国家安全极为必要。
2024-04-24 10:14
截至2023年底,我国大陆在运核电机组55台,总装机容量为57吉瓦,核准及在建核电机组36台,总装机容量为44吉瓦;全年核电发电量44万吉瓦时,占全国累计发电量近5%,相当于节约标煤1.3亿吨,减排二氧化碳3.5亿吨。
2024-04-24 10:05
截至2022年末,我国电动自行车社会保有量已达3.5亿辆。2023年,全国规模以上企业累计生产电动自行车4228万辆。
2024-04-23 04:00
22日是第55个世界地球日,今年的主题为“全球战塑”。国家发展和改革委员会宏观经济研究院经济体制与管理研究所当日发布的《废塑料化学循环综合性研究报告》显示,
2024-04-23 04:25
美国加州理工学院天文学家正在给黑洞做“计算机断层扫描”(CT)。超级计算机模拟显示,以吸积盘结构绕黑洞旋转的物质会在名为耀斑的高能事件中周期性喷发。
2024-04-23 10:03
4月25日至29日,以“创新:建设更加美好的世界”为主题的2024中关村论坛年会将在北京举办。
2024-04-23 10:02
最新数据显示,我国石油剩余技术可采储量38.5亿吨,天然气剩余技术可采储量66834.7亿立方米。
2024-04-23 10:01
在中国人民解放军海军成立75周年之际,全体海军将士初心如磐,正以崭新姿态阔步向前、逐梦海天,努力把人民海军全面建成世界一流海军。
2024-04-22 13:57
中央气象台预计,4月21日至22日,江南南部和东部、华南中东部和南部等地仍有强降水,局部地区有大暴雨并伴有雷暴大风或冰雹等强对流天气。
2024-04-22 10:03
苏州市吴江区文物保护管理所所长周春华介绍,在修缮古建筑时,文保团队也积极采用新技术。“通过保护促进利用,通过利用加强保护,让文物建筑活起来。
2024-04-22 10:02
21日,在2024年中国医学发展大会上,中国医学科学院发布了《中国21世纪重要医学成就》,“创建蛋白质组学体系”“基于髓系白血病发病机制发现新的白血病生物分子标志和药物靶标”“揭示非经典细胞焦亡的分子机制及鉴定有关蛋白家族成员”等三项成就入选。
2024-04-22 09:59
近日生态环境部会同农业农村部制定并发布国家生态环境标准《生态环境损害鉴定评估技术指南 生态系统 第1部分:农田生态系统》。
2024-04-22 09:58
我国首艘深远海多功能科学考察及文物考古船4月20日在广东广州出坞。该船由我国自主设计和建造,它的建造出坞,标志着我国在冰区深海科考装备和船舶设计自主可控方面取得重要进展。
2024-04-22 09:55
党的二十大报告提出,“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强”。
2024-04-19 11:08
科技成果只有转化为实用性技术,才能推动发展新质生产力,才能释放出驱动创新的力量,也才能推动构建现代化产业体系,为实现高水平科技自立自强和高质量发展提供有力支撑。
2024-04-19 02:45
自生成式人工智能(AI)程序,如ChatGPT发布以来,何时及如何利用它撰写研究论文成为人们争论的焦点。
2024-04-19 10:08
4月19日,清华大学基础医学院教授程功团队与合作者在《科学》发表论文,提出了一项阻断蚊虫传播传染病的新策略。
2024-04-19 10:07
加载更多