智能響應型有機室溫磷光材料在發(fā)光器件、信息傳感、生物成像、防偽加密等領域具有廣泛的應用前景。然而，目前智能響應型有機室溫磷光材料大多基于小分子晶體體系，它們的加工性與重復性通常較差，限制了其實際應用。此外，通過外界刺激實現(xiàn)對材料響應行為的動態(tài)調控，對于滿足各種光電應用具有十分重要的意義，然而卻極具挑戰(zhàn)。
針對該問題，南京郵電大學有機電子與信息顯示國家重點實驗室黃維院士、趙強教授和馬云教授團隊提出在聚合物骨架中加入磷光轉子的簡便策略，制備了一系列兼具激發(fā)波長依賴且響應行為可動態(tài)調控的多色刺激響應型有機室溫磷光聚合物。為了深入研究激發(fā)波長依賴發(fā)光的機理，作者將磷光單體摻雜于聚合物薄膜或者溶解于二氯甲烷中，在77 K下發(fā)現(xiàn)了明顯的激發(fā)波長依賴發(fā)光的現(xiàn)象。然而，在磷光單體的晶體結構中，其磷光波長不會隨著激發(fā)波長的變化而變化。以上結果說明磷光單體不同的分子構象有可能是激發(fā)波長依賴的主要原因。理論計算也證實了不同的分子構象對三線態(tài)激發(fā)態(tài)的影響。此外，作者測得了磷光單體在不同溫度下的晶體結構與磷光光譜，結果表明晶體結構在高溫下發(fā)生轉動的同時磷光波長也發(fā)生紅移，進一步證實了分子構象與三線態(tài)激發(fā)態(tài)之間的關系。
利用這類聚合物響應行為可調、良好的加工性能特點，作者成功實現(xiàn)了這類材料在光學信息存儲和防偽加密領域的應用。將制備的有機室溫磷光聚合物制備“安全墨水”和“安全紙張”，使用商業(yè)噴墨打印機便可以實現(xiàn)防偽標簽的大面積打印。制備的“防偽纖維”可以在衣物上紡織防偽圖案。所制備的標簽在不同激發(fā)波長激發(fā)下顯示不同的磷光色彩，并且其響應行為能夠被外界熱刺激控制。這不僅提出了一種在一系列非晶態(tài)聚合物中實現(xiàn)可動態(tài)調控激發(fā)波長依賴發(fā)光性質的有效策略，而且將進一步促進動態(tài)調控智能響應行為材料的進一步發(fā)展。
該工作以“Conformation-dependent dynamic organic phosphorescence from amorphous polymers”為題發(fā)表在國際學術期刊《Nature Communications》上（Nature Communications 2023, 14, 627）。該工作發(fā)表后引發(fā)廣泛關注，受邀在Nature Portfolio Communities在“Behind the Paper”的欄目撰稿分享團隊該工作的研究經歷。南京郵電大學黃維院士、趙強教授和馬云教授為共同通訊作者，第一作者是南京郵電大學魏娟博士。該工作得到國家杰出青年科學基金、國家基礎科學中心項目、國家自然科學基金面上項目、江蘇特聘教授重點支持項目和江蘇省優(yōu)秀青年基金項目等資助。
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