“磷光”深大团队研发长余辉发光聚合物材料，或可用于防伪加密和信息安全

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来源：DeepTech深科技

据介绍，“长余辉材料又称夜光材料。它是一种光致发光材料，在光源激发之下能够发出可见光，并能将所获得的部分光能储存起来。在激发停止后，能以光的形式将能量缓慢释放出来。”

当前，由于长余辉发光会受到自旋禁阻的限制，大部分有机化合物很难甚至无法实现室温磷光发射。

如何增强自旋-轨道耦合而部分解除自旋禁阻的限制，同时抑制三线态激子的非辐射跃迁途径，是获得有机室温磷光材料的关键。

2010 年，中国科学院院士唐本忠团队发现二苯甲酮及其衍生物的晶体具有室温磷光发光性质，并首次提出“结晶诱导磷光”理论。

该理论的工作机制是：分子运动在晶格中受到限制，同时晶体可以隔绝空气中的氧气，从而抑制非辐射跃迁并实现室温磷光发射。

继“结晶诱导磷光”理论提出之后，国内外科学家相继报道了各种有机小分子室温磷光材料。

从分子设计的角度而言，主要是通过引入羰基、杂原子、重原子等来增强自旋-轨道耦合效应。

历经十余年的发展，有机小分子室温磷光材料的发光性质得到了大幅提升。但是，由于受限于晶态发光，极大地限制了它的实际应用。

相比于有机小分子，聚合物具有良好的柔韧性、成膜性、生物相容性、以及可溶液加工和大面积制备等优势。

因此，开发无定形的聚合物室温磷光材料体系，不仅可弥补有机小分子室温磷光材料依赖结晶性的缺陷，并且有助于带来实际的应用。

聚合物室温磷光材料的设计策略，主要是将磷光发色团通过共价或非共价的方式，掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈等刚性聚合物基质中。

进而通过掺杂聚合物局部刚性微环境，来实现非辐射跃迁的有效抑制，从而实现室温磷光的发射。

尽管越来越多的聚合物室温磷光材料陆续面世，但是极度依赖于小分子磷光发色团的发展，并且余辉发光颜色以及发光寿命的可调控性比较差。

基于此，为了进一步拓展有机长余辉发光材料的功能和应用范围，唐本忠团队提出一种简单的发光性能调控策略。

即通过构建非传统的磷光共振能量转移和逐步共振能量转移体系，赋予聚合物基长余辉发光材料以超长的发光寿命、超宽范围的余辉颜色可调性、以及持久的近红外发光特性。

深圳大学硕士生陈可瑶是第一作者，深圳大学熊玉教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士担任共同通讯作者。

熊玉表示长余辉发光材料的独特优势在于：可以将储存的光能缓慢释放，实现长达数秒至数小时的发光，因而被广泛应用于夜间应急指示、光电器件、仪表显示、绿色照明、以及国防军事等诸多方面。

在未来十到二十年内，也有希望用于信息存储、新能源、生命科学等尖端科技领域。

未来，他们将会继续寻找提高聚合物基长余辉发光材料的发光性能的方法，并将着重研究聚合物体系的发光机制、及其在生物成像领域的应用前景。

同时，也将探索多功能有机室温磷光材料，包括圆偏振发光、多刺激响应、光催化等，通过让有机室温磷光材料变得“多才多艺”，从而在理论研究和实际应用上取得更多进展。

参考资料：

1.Chen, K., Xiong, Y., Wang, D., Pan, Y., Zhao, Z., Wang, D., & Tang, B. Z. (2023). A Facile Strategy for Achieving Polymeric Afterglow Materials with Wide Color‐Tunability and Persistent Near‐Infrared Luminescence.Advanced Functional Materials, 2312883.

运营/排版：何晨龙

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