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

  • 粤港澳大湾区2025年经济总量预计突破15万亿

  • 我国全超导用户磁体取得重大突破

独家策划

推荐阅读
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
黄宣谕在《当代中国史研究》2025年第6期撰文指出,1949—1958年,基于工作重心转移与科普力量分布状况,党和政府重点在大中城市开展科普工作。
2026-01-28 02:55
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
据农业农村部最新发布的数据,2025年全国粮食产量达到14298亿斤,增产168亿斤,连续两年稳定在1.4万亿斤以上。
2026-01-26 09:56
试验将收集锋面不同高度、不同位置的气象数据,为深化云贵准静止锋研究、提升预报服务能力提供更全面的支撑。
2026-01-26 09:51
中国科学家在国际学术期刊《细胞》发表论文,首次系统揭示了埃博拉病毒在2018—2020年大规模流行期间的一个关键“优势”突变。
2026-01-26 09:49
这一问题在当代科技哲学与美学的交叉前沿领域日益成为争论的焦点。
2026-01-26 09:48
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
加载更多