唐本忠院士/李振教授/杨杰博士AFM:具有光致室温磷光的新型吩噻嗪衍生物

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室温磷光材料通常展现出较长的发光寿命和较高的激子利用率,已被广泛应于我们的日常生活中(如应急灯、交通标志、拨号盘和显示器)。目前,这些应用大部分是基于无机材料实现的,因此,这类材料往往存在储备不足、成本和能耗高、生物相容性差等明显缺点。有机发光材料显示出灵活、易于加工、高度可改性、生物相容性好、轻便和便宜的巨大优势,可以弥补无机材料的不足从而显示出更广阔的应用前景。然而,要想实现高效率的有机室温磷光(RTP)并不容易,因为磷光依赖于量子力学中三重态激子的小概率跃迁,在与非辐射衰变(氧淬火或热运动等)的竞争中往往失败。有两种方法可限制非辐射跃迁:一种是晶体工程,另一种是将潜在的RTP发射体掺杂到刚性聚合物基质中以构建主客体掺杂系统。其中,后者往往能够获得具有高效RTP发射的透明灵活的系统,从而赋予它们更大的实用价值。除了高效的RTP发射外,具有感知力、热、光或电场等外界刺激能力的有机RTP材料的发展也将有力地促进相应的实际应用,如信息存储、防伪、传感和光电设备等。其中,光致RTP由于非接触式写入/读取和光作为刺激源的广泛适用性而特别有吸引力。尽管如此,有机光致RTP材料仍然非常稀缺而且大多效率低(<6.5%)和循环性差导致光写入信息不清晰,只能在昏暗的光线或室内环境中读取。因此,亟需进一步提高RTP效率和循环性能,以满足更多应用场景的需求


鉴于此,天津大学分子聚集态科学研究院杨杰博士李振教授唐本忠院士成功开发了一种以PMMA为宿主,吩噻嗪衍生物为客体的光诱导RTP系统。该系统是光致磷光材料领域的全能型玩家,同时具有高达22%RTP效率、优异的循环性能和氧/光敏性能。该功能材料不仅在泄漏测试、微裂纹检测等领域展现出巨大的应用前景,还可在白天户外甚至阳光环境下用作可编程发光标签。这项研究为RTP材料更为广泛的应用奠定了坚实的基础。
文章亮点:
1、基于吩噻嗪单元的光致RTP发光体具有优异的单分子磷光发射能力,即使在0.1%的掺杂浓度下也能达到22%以上的高效率。这些材料还表现出优异的光稳定性,在重复激活超过50次后仍能观察到强烈的RTP发射。
2、由于分子氧的存在和消失会局部决定掺杂系统中RTP的“开启”和“关闭”,光诱导RTP可用于泄漏测试。通过对光致RTP系统的灰度图像进行二值化处理,还可实现透明介质内部微裂纹的无损可视化检测
3、基于RTP材料的可编程发光标签具有高亮度,在白天户外甚至是阳光下也可以轻松阅读。灵活的光学写入能力大大扩展了光致RTP系统在信息存储和加密领域的应用范围。
图1吩噻嗪衍生物和PMMA基质的结构及复合膜在紫外光照射前后的磷光照片
图2光诱导RTP效应的内部机制及泄漏测试
图3 RTP材料的可编程光信息写入/擦除和数据存储
全文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101719

来源:高分子科学前沿




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