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由于在顯示、照明、生物醫學和光通信中的潛在應用，藍色熒光粉引起了相當大的關注。例如，藍光是固態照明和全彩顯示白光發射的核心成分。迄今為止，已經開發了多種藍色發光材料，例如具有長發光壽命的持久發光材料、幾乎100%利用單線態和三線態激子的有機磷光復合物以及具有熱激活延遲熒光的純有機發光材料。

最近，有機磷光材料已通過結晶誘導、H-聚集、共結晶、聚合或主客體摻雜以及許多其他方法，發展為無機持久性發光材料的替代品。盡管在實現可調發光顏色方面取得了成功，然而，合成具有高三重態能級和抑制非輻射躍遷的無重原子有機體系已被證明是困難的，這是高效藍色磷光的關鍵要求。

南京工業大學黃維院士、安眾福教授和新加坡國立大學劉小鋼教授在Nature Materials發表最新成果，通過限制孤立的生色團，發展了高效的藍色磷光材料。

作者基于限制離子晶體中孤立的發色團，展示了一種實現高性能藍色熒光粉的簡單化學策略。

作者選擇了帶有四個羧基的鄰苯二甲酸(PMA)作為模型發色團，羧基在氫氧化鈉存在時可以電離，形成多個離子鍵，導致分離的分子排列，可以忽略發色團間的相互作用。最終形成一個剛性的分子網絡，有效抑制分子振動誘導的非輻射躍遷。此外，在剛性分子網絡中的激子系統間穿越可以促進磷光的增強。作為概念的證明，在323 K下，通過揮發PMA和NaOH試劑的水溶液合成了四鈉熱藻酸鹽(TSP)。在310 nm燈激發停止后，用肉眼觀察到明亮的深藍色余輝持續幾秒鐘。此外，這些有機熒光粉在不同條件下的光致發光(PL)表征證實，這些有機熒光粉具有良好的化學和環境穩定性。

作者發現，通過改變帶電荷的發色團及其反離子，可以獲得從藍色到深藍色的可調諧磷光，磷光效率最高可達96.5%。此外，這些磷光材料可以實現快速、高通量的數據加密、指紋識別和余輝顯示。這項工作將有助于高效藍色有機熒光粉的設計，并將有機磷光的領域拓展到新的應用領域。

圖文詳情

圖1. 高效藍色磷光的理性設計

南京工業大學黃維院士Nature Materials

圖2. TSP晶體在環境條件下的光物理特性

南京工業大學黃維院士Nature Materials

圖3. 環境條件下藍色磷光的機理研究

南京工業大學黃維院士Nature Materials

圖4. 室溫條件下TPP、HSM、HPM和TNP晶體的光物理表征

圖5. 在環境條件下用于數據加密、指紋識別和余輝顯示的藍色磷光顯示

作者簡介

南京工業大學黃維院士Nature Materials

黃維，漢族，中國科學院院士、俄羅斯科學院外籍院士、亞太材料科學院院士、東盟工程與技術科學院外籍院士、巴基斯坦科學院外籍院士、國際歐亞科學院院士。教授、博導，有機電子、塑料電子、印刷電子、生物電子、納米電子和柔性電子學家。“國家重要人才計劃”特聘教授，國家“杰出青年科學基金”獲得者，“國家杰出人才計劃”特聘專家，“973”項目首席科學家。亞太地區工程組織聯合會（FEIAP）主席、世界工程組織聯合會執委兼主席高級顧問，俄羅斯科學院名譽博士、英國謝菲爾德大學名譽博士，英國皇家化學會會士、美國光學學會士、國際光學工程學會會士。曾兩次獲得國家自然科學獎二等獎、四次獲得高等學校科學研究優秀成果獎（科學技術）自然科學獎一等獎、六次獲得江蘇省科學技術獎一等獎和二等獎以及何梁何利基金“科學與技術進步獎”和中國電子學會自然科學獎一等獎等，成果曾經入圍中國“高等學校十大科技進展”。

文獻信息

Ye, W., Ma, H., Shi, H. et al. Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence. Nat. Mater. (2021).

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01073-5

南京工業大學黃維院士Nature Materials

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