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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

文章来源：高分子科学前沿更新时间：2021-07-13 14:32:14

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、李振教授和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。