室溫磷光水凝膠在生物傳感、信息顯示領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用。相比于室溫磷光聚合物薄膜和粉末，在水凝膠體系實(shí)現(xiàn)室溫磷光水更具挑戰(zhàn)性，這是因?yàn)樗z中的水分子會(huì)淬滅磷光，并且水凝膠固有的柔軟性也不利于磷光的發(fā)射。傳統(tǒng)的室溫磷光水凝膠的制備方法包括摻雜磷光染料或者可以使水凝膠結(jié)構(gòu)剛硬化的添加劑。該文章報(bào)道了一種不需要任何添加劑的本征室溫磷光水凝膠。通過相分離產(chǎn)生的疏水微區(qū)對雜原子簇的隔水保護(hù)，以及高于室溫的玻璃化溫度導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)剛硬化，實(shí)現(xiàn)了雜原子和不飽和鍵的室溫磷光的簇發(fā)光。通過該方法得到的本征室溫磷光水凝膠的余輝時(shí)長達(dá)到了1.5秒。同時(shí)，該水凝膠具有快速響應(yīng)的形狀記憶功能，賦予了其巨大潛力的功能及應(yīng)用。
圖1. 室溫磷光水凝膠的制備、機(jī)理、余輝、以及形狀記憶功能
圖2. 不同組分的poly(Am-co-NAUA)水凝膠的機(jī)械性能
圖3. 不同組分的poly(Am-co-NAUA)水凝膠的磷光、含水量，和水分子活動(dòng)能力
圖4. 水凝膠的磷光、機(jī)械性能、水分子弛豫時(shí)間對溫度的響應(yīng)性，以及變溫二維紅外譜圖
圖5. 水凝膠的磷光、機(jī)械性能、水分子弛豫時(shí)間對溫度的響應(yīng)性，以及變溫二維紅外譜圖
該工作首創(chuàng)性地報(bào)道了不通過摻雜的本征室溫磷光水凝膠。通過水凝膠的相分離和玻璃化，使氫鍵締合產(chǎn)生的雜原子簇能夠在室溫下發(fā)出磷光。由于氫鍵隨溫度升高發(fā)生解離，磷光具有溫度響應(yīng)性。此外，氫鍵的解離和親疏水相的水分子交換也賦予了該水凝膠快速響應(yīng)的形狀記憶功能。為形狀記憶磷光水凝膠材料的制備提供了新的思路和方向。
以上相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Optical Materials上。論文的通訊作者為寧波大學(xué)趙傳壯教授。該工作受到國家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202402627
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