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南京邮电大学黄维院士、赵强教授、马云教授《自然·通讯》：响应行为可调的智能有机室温磷光聚合物

文章来源：高分子科学前沿更新时间：2023-02-14 14:44:03

智能响应型有机室温磷光材料在发光器件、信息传感、生物成像、防伪加密等领域具有广泛的应用前景。然而，目前智能响应型有机室温磷光材料大多基于小分子晶体体系，它们的加工性与重复性通常较差，限制了其实际应用。此外，通过外界刺激实现对材料响应行为的动态调控，对于满足各种光电应用具有十分重要的意义，然而却极具挑战。

针对该问题，南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士、赵强教授和马云教授团队提出在聚合物骨架中加入磷光转子的简便策略，制备了一系列兼具激发波长依赖且响应行为可动态调控的多色刺激响应型有机室温磷光聚合物（图1）。

为了深入研究激发波长依赖发光的机理，作者将磷光单体掺杂于聚合物薄膜或者溶解于二氯甲烷中，在77 K下发现了明显的激发波长依赖发光的现象。然而，在磷光单体的晶体结构中，其磷光波长不会随着激发波长的变化而变化。

以上结果说明磷光单体不同的分子构象有可能是激发波长依赖的主要原因。理论计算也证实了不同的分子构象对三线态激发态的影响。此外，作者测得了磷光单体在不同温度下的晶体结构与磷光光谱，结果表明晶体结构在高温下发生转动的同时磷光波长也发生红移，进一步证实了分子构象与三线态激发态之间的关系。

图1 智能响应型有机磷光聚合物光物理性质

利用这类聚合物响应行为可调、良好的加工性能特点，作者成功实现了这类材料在光学信息存储和防伪加密领域的应用（图2）。将制备的有机室温磷光聚合物制备“安全墨水”和“安全纸张”，使用商业喷墨打印机便可以实现防伪标签的大面积打印。制备的“防伪纤维”可以在衣物上纺织防伪图案。

所制备的标签在不同激发波长激发下显示不同的磷光色彩，并且其响应行为能够被外界热刺激控制。这不仅提出了一种在一系列非晶态聚合物中实现可动态调控激发波长依赖发光性质的有效策略，而且将进一步促进动态调控智能响应行为材料的进一步发展。

图2 聚合物在光学信息存储和防伪加密领域的应用

该工作以“Conformation-dependent dynamic organic phosphorescence from amorphous polymers”为题发表在国际学术期刊《Nature Communications》上（Nature Communications 2023, 14, 627）。该工作发表后引发广泛关注，受邀在Nature Portfolio Communities在“Behind the Paper”的栏目撰稿分享团队该工作的研究经历。

南京邮电大学黄维院士、赵强教授和马云教授为共同通讯作者，第一作者是南京邮电大学魏娟博士。该工作得到国家杰出青年科学基金、国家基础科学中心项目、国家自然科学基金面上项目、江苏特聘教授重点支持项目和江苏省优秀青年基金项目等资助。

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