有機室溫磷光材料在光電器件、生物成像、信息加密和防偽等領(lǐng)域展現(xiàn)了極具潛力的應(yīng)用前景，近年來獲得了廣泛的關(guān)注。然而，有機分子三線態(tài)激子非輻射失活嚴重，前期研究通常需要基于復(fù)雜的化學(xué)或者物理手段制備有機室溫磷光材料，且人工合成室溫磷光材料面臨著難以大規(guī)模制備、可加工性能低、顏色可調(diào)性差、缺乏可再生性及污染環(huán)境等一系列問題。自然界中常見的聚合物，如纖維素、蛋白質(zhì)等，在聚集狀態(tài)下，受到激發(fā)時也能發(fā)出磷光，這種獨特的現(xiàn)象叫做簇聚誘導(dǎo)發(fā)光（CTE）。然而，天然產(chǎn)物的三線態(tài)激子同樣不穩(wěn)定，目前所報道的天然產(chǎn)物磷光壽命短，難以媲美合成材料。因此，開發(fā)更高效的CTE天然室溫磷光材料，闡明其分子結(jié)構(gòu)和分子間相互作用對三線激發(fā)態(tài)調(diào)控機制以及余輝顏色可調(diào)諧機制對推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
近日，北京林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院彭鋒教授課題組在Cell Press出版集團旗下綜合期刊《Cell Reports Physical Science》在線發(fā)表題為“Natural ultralong hemicelluloses phosphorescence”的研究論文。作者率先報道了基于半纖維素的室溫磷光體系，并發(fā)現(xiàn)了木聚糖的長壽命、余輝可調(diào)諧室溫磷光現(xiàn)象。木聚糖是一類天然多糖，分子內(nèi)/間存在豐富的氫鍵作用，且結(jié)晶度高、剛性強，其磷光壽命長達588.8 ms。同時，由于多種氧簇的存在，木聚糖也表現(xiàn)出激發(fā)波長依賴性和延遲時間依賴性顏色可調(diào)諧余輝。此外，通過氧化反應(yīng)，進一步將其轉(zhuǎn)化為水溶性雙醛基木聚糖，改善其加工成型特性，制備成木聚糖基室溫磷光泡沫和薄膜材料。雙醛木聚糖中不飽和羰基的存在進一步提升了材料的磷光性能，其壽命延長至近700 ms。
圖1. 半纖維素室溫磷光現(xiàn)象
圖2. 木聚糖光物理性質(zhì)
圖3. 木聚糖室溫磷光機理研究
圖4. 木聚糖室溫磷光材料的應(yīng)用舉例
論文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00306-X
- 北京林業(yè)大學(xué)彭鋒教授團隊 JACS: 限域調(diào)制簇聚誘導(dǎo)發(fā)光策略構(gòu)建木聚糖基時間依賴性變色室溫磷光碳化聚合物點 2023-12-12
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