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

  • 海南入境游持续升温

  • 世界经济论坛2026年年会在瑞士达沃斯开幕

独家策划

推荐阅读
2025年C919安全载客超过400万人次,而且今年又新开了广州往返南京的航线。
2026-01-20 07:00
工业和信息化部、国家发展改革委等五部门日前联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》。
2026-01-20 03:25
工业和信息化部日前印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,将科技型中小企业纳入优质中小企业梯度培育范围。办法自2026年4月1日起实施。
2026-01-20 03:20
近日,工业和信息化部印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,扩大了培育基础,首次将科技型中小企业纳入梯度培育范围。
2026-01-20 09:03
中国科学技术大学马骋教授针对全固态锂电池在循环时因需要维持良好界面接触而过于依赖外部压力、难以实际应用的问题,提出了一种低成本、较为适合商业化的解决方案。
2026-01-20 09:02
离子注入机是半导体制造关键设备,尤其是高能氢离子注入机研发难度大、技术壁垒高,我国长期依赖进口。
2026-01-20 09:02
对于行业的未来,赵同阳充满期待:“人形机器人行业未来也会出现几家顶级企业,我希望提起机器人,人们首先想到的是中国。
2026-01-20 08:57
当日9时34分,神舟二十号飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。经现场检查确认,飞船返回舱外观总体正常,舱内下行物品状态良好,神舟二十号飞船返回任务取得圆满成功。
2026-01-19 11:36
血脑屏障横亘于血液与大脑之间,严格调控物质通行,将绝大多数药物拒之门外,这成为脑神经疾病新药研发面临的主要瓶颈之一。许多在实验室中表现优异的候选药物因无法有效透过血脑屏障,在临床试验阶段止步不前。
2026-01-19 03:10
随着国民健康意识的普遍觉醒与消费结构的深刻升级,以全谷物、豆类、薯类等为代表的杂粮,正悄然经历一场角色与意义的深刻变革。
2026-01-19 03:10
新年伊始,江苏无锡凯龙高科技股份有限公司的实验室内,一只机器人灵巧手在一个两米多高的透明检测设备中流畅地完成抓取、捏合、旋转等一连串精细动作,相关数据实时传出。这款具身智能机器人灵巧手全操作力智能检测平台于去年年底一经启动,便获得多张订单。
2026-01-19 03:10
日前,江苏徐圩核能供热发电厂1号机组核岛开始混凝土浇筑,标志着全球首个核能与石化产业大规模耦合项目进入主体工程建设阶段。这是今年我国开工建设的首台核电机组。
2026-01-19 03:10
为破解这一谜题,利用“中国天眼”的超高灵敏度优势,研究团队对重复快速射电暴FRB 20220529开展了2年多的持续监测。
2026-01-19 09:10
目前,依托DrugCLIP,团队完成了覆盖约1万个蛋白靶点、2万个蛋白口袋的虚拟筛选项目,分析筛选超过5亿个类药小分子,富集出超过200万个潜在活性分子,构建了目前已知最大规模的蛋白—配体筛选数据库。
2026-01-19 09:08
从中国地质调查局获悉,由该局广州海洋地质调查局自主研发的国内首台海底地层空间立体钻探与原位监测机器人,日前在南海1264米水深海域成功完成试验作业,各项性能全面达标,标志着我国深海勘探与地层原位监测技术取得重要突破。
2026-01-16 03:45
15日,国际学术期刊《自然》发表中国科研团队重大成果——由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队,首次直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应,为人类搜寻轻暗物质粒子打开关键突破口,标志着我国在基础物理与探测器技术领域跻身国际前沿。
2026-01-16 03:45
15日12时01分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将阿尔及利亚遥感三号卫星A星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-01-16 03:45
进一步促进青年科技人才脱颖而出,需要凝聚多方合力、强化协同联动,从制度供给、环境营造、资源倾斜等方面精准施策、一体推进。
2026-01-16 03:45
展望未来,随着相关实践的不断普及和深化,数智赋能的流动公共服务将更加可及、公平普惠、精准高效,并为推进国家治理体系和治理能力现代化注入更多动能。
2026-01-16 03:45
中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所)主任医师施均、研究员熊海清为通讯作者,博士后李若难、主治医师潘虹、主治医师张乐乐和研究生马佳秀为共同第一作者。
2026-01-16 09:04
加载更多