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

  • 东北地区里程最长跨海大桥建设取得关键进展

  • 关注——为求职者提供多元选择

独家策划

推荐阅读
当前,人工智能与实体经济持续深度融合,产业变革多线并进。从算力芯片、工业智能装备到低空通航体系,技术创新持续打通落地堵点,全方位推动制造、服务等领域转型升级。
2026-08-26 09:32
这种由胶子彼此束缚形成的特殊粒子,就是胶球。
2026-08-26 05:50
“棉芯1.0”以“网页端+小程序端”双端设计,分别瞄准科研创新与田间生产两大核心场景。
2026-08-26 05:50
工业和信息化部绿色低碳标准化技术委员会日前成立
2026-08-26 05:15
做学问这件事,说到底就是认准一个目标一直追下去
2026-08-26 05:15
促进人工智能与农业发展相结合,是提升农业科技创新效能的重要着力点。
2026-08-26 05:15
中央气象台首席预报员陈双预计,出伏后,四川盆地、江汉等地将有高温天气出现,上述地区仍需关注“秋老虎”天气。
2026-08-25 09:49
近期,在部分高原、草原景区,投喂、抚摸野生旱獭(土拨鼠)或与其近距离合影打卡,成为不少游客跟风的行为。除了野生旱獭,黄鼠、沙鼠等啮齿动物也是鼠疫的自然宿主,野兔、狐狸、野猫等野生动物也可成为鼠疫的偶然宿主,均存在传播风险。
2026-08-25 09:47
翻看评论区,呼声最高的几条是“旺仔牛奶太甜了”“能不能出低糖版”——不是不爱,是当年的小孩长大了,而有些配方还没跟着长大。
2026-08-25 09:46
以人工智能为代表的新一轮科技革命和产业变革正在改变经济社会的传统发展模式。同时,世界百年未有之大变局加速演进,全球创新版图和竞争格局正在经历深刻调整。
2026-08-25 02:10
《教育强国建设规划纲要 (2024—2035年)》提出,以教育数字化开辟发展新赛道、塑造发展新优势。思政课是落实立德树人根本任务的关键课程,
2026-08-25 02:10
北斗在大众消费领域应用取得明显进展
2026-08-25 04:45
8月22日,第二届世界人形机器人运动会在国家速滑馆开幕,16个国家的666支赛队、2056台机器人参与竞逐。与此同时,2026世界机器人大会正在北京亦庄举办,汇聚全球前沿技术与产业成果,全面展现机器人走向千行百业的发展新趋势。
2026-08-24 10:17
六氟化硫是高压电力设备不可或缺的绝缘、灭弧介质,可它偏偏是一种强温室气体。更棘手的是,现阶段又很难找到一种合适的气体完全替代它。如何尽可能不让它进入大气?这是我们一直想解决的难题。
2026-08-24 10:16
所谓数字孪生,就是把一个物理实体在虚拟世界1∶1复刻——可以是一条产线、一个车间,甚至一座工厂。在胡少雄看来,数字孪生的高阶形态,是会“自感知、自决策、自执行”的智能体,这离不开传感器、人工智能算法、通信技术协同进化。
2026-08-24 10:12
中国科学院院士、华中农业大学教授、湖北洪山实验室主任张启发提出“双水双绿”理念,用一块田既种“绿色水稻”,又养“绿色水产”,发展水稻、水产“双水”产业,做优绿色稻米、绿色小龙虾等“双绿”产品。
2026-08-24 09:56
当厘清科研人员转化风险责任边界,构建专业化技术转移制度,明确技术转移机构设立条件及主要职责,通过完善相关制度,着力解决“不愿转”“不敢转”和“不会转”的问题,充分保护科研人员投身成果转化的积极性与主动性。
2026-08-24 09:48
2013年,东正光学的创始团队在广东深圳租下第一间厂房。4年后,当工业光学与电影影像的积累具备向更广泛创作者群体转化的条件时,东正光学重返消费市场,推出Thypoch(叙)品牌。
2026-08-21 07:20
7月17日,习近平主席在2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议开幕式上发表题为《携手构建公正合理的全球人工智能治理体系》的主旨讲话。
2026-08-21 02:00
近期,因冬季寒区试车而闻名的边疆小城——黑龙江黑河迎来了反季节试车热潮。在试运行的全球规模最大四季低温汽车试验场内,零下30摄氏度的室内一片冰天雪地,来自多个车企与零部件厂商的测试车辆正自如驰骋,借助静态低温舱、冰雪圆环、多角度对开坡道等专业场景展开性能测试。
2026-08-21 03:40
加载更多