虛態(tài)發(fā)光材料是極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦桶l(fā)光材料，由于其發(fā)光由虛態(tài)躍遷引起，材料的發(fā)光不受光漂白以及聚集誘導(dǎo)淬滅的影響，相較于傳統(tǒng)固態(tài)熒光材料，可極大地拓展材料的使用條件以及使用壽命，應(yīng)用于光學(xué)信息加密等領(lǐng)域。但是，目前對于虛態(tài)躍遷發(fā)光材料的研究仍然較少，所制得的材料由于其非常低的發(fā)光量子產(chǎn)率而在實際應(yīng)用中受到限制。軟物質(zhì)材料化學(xué)與功能制造重慶市重點實驗室致力于發(fā)展可持續(xù)性高性能智能納米材料，通過對生物基材料的性能進(jìn)行挖掘、增強，實驗室黃進(jìn)教授、甘霖副教授提出使用纖維素材料構(gòu)建高性能光學(xué)納米材料的策略路線。
該工作基于誘導(dǎo)纖維素納米晶（CNC）形成穩(wěn)定陣列結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)生虛態(tài)躍遷光致發(fā)光現(xiàn)象（圖一），纖維素納米晶作為一種生物源納米材料，具有可再生、環(huán)境友好的優(yōu)點，拓展生物基材料的應(yīng)用，能夠在一定程度上推進(jìn)發(fā)光材料綠色化的進(jìn)程。
圖一：CND@ZIF-8@CNC的制備途徑：（i）在CNC表面進(jìn)行ZIF-8搭建，降低CNC表面電荷；（ii）CNC納米級裝配，形成ZIF-8納米級環(huán)境；（iii）在ZIF-8@CNC體系中加入碳納米點。
由于CNC表面含有大量的羥基結(jié)構(gòu)，通過利用氫鍵作用，可完成CNC表面金屬有機框架（MOF）的搭建。由于所選用的ZIF-8材料具有正電性，通過控制ZIF-8結(jié)構(gòu)的生長，能夠有效降低CNC之間的相互作用力，使其形成穩(wěn)定的納米陣列結(jié)構(gòu)，并通過MOF對CNC在納米尺度的包裹穩(wěn)定這種陣列結(jié)構(gòu)，對CNC的發(fā)光量子產(chǎn)率進(jìn)行初步的提升。進(jìn)一步地，利用ZIF-8所擁有的多孔結(jié)構(gòu)，向體系中引入碳納米點（物理作用），集成局域等離激元共振效應(yīng)，完成對材料發(fā)光強度的再度提升，最終使該材料的發(fā)光量子產(chǎn)率達(dá)到64.84%，滿足實際應(yīng)用需求（圖二）。
圖二：CND@ZIF-8@CNC墨水繪圖作品
除此之外，該工作通過元素分析、原子力顯微鏡分析、計算研究驗證了ZIF-8@CNC的陣列結(jié)構(gòu)以及CND@ZIF-8@CNC的局域等離激元共振效應(yīng)。由于該材料具有很好的生物相容性以及環(huán)境友好性，在藥物示蹤方面也有著巨大的應(yīng)用潛力。
以上結(jié)果發(fā)表于Carbohydrate Polymers (Carbohydrate Polymers, 2021, 253, 117260). 第一作者為碩士研究生鄭蜀玉，通訊作者為黃進(jìn)教授，甘霖副教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117260
