化学所张军/张金明《自然·通讯》：在纤维素基室温磷光材料方面取得新进展

有机室温磷光材料由于具有长发射寿命、高信噪比、无背景荧光和散射光干扰等优势，在生物成像、信息加密、识别检测、光学显示、激光等领域具有重要应用。有机室温磷光材料的制备需要同时满足系间窜越系数的提高和非辐射跃迁的抑制。为此，有机磷光材料通常需要形成结晶结构、超分子组装体、包覆结构或交联网络结构，以限制分子或基团的运动，同时隔绝氧气，才可能实现磷光发射。但是，这些策略导致所得有机室温磷光材料的加工成型变得困难，难以适应各种材料形式的需求，并且还缺少响应性，限制了其更加广泛的应用。纤维素是一类来源广泛、储量丰富、生物相容性、可完全生物降解性和可再生性的天然高分子材料。特别是纤维素分子链上具有大量的羟基基团，可以形成强的氢键网络，有效抑制三重态激子的非辐射跃迁，是一种理想的有机室温磷光基体。

在国家自然科学基金委和中国科学院的大力支持下，中科院化学所工程塑料院重点实验室的张军研究员和张金明研究员近年来在纤维素基室温磷光材料的设计原理与性能调控方面开展了深入研究。以纤维素作为有机室温磷光的基体材料，发现了多种构建室温磷光材料新原理，制得系列具有优异加工性能的宽色域室温磷光材料和响应性磷光材料（Nat. Commun. 2022, 13, 1117； CCS Chem. 2023，DOI: 10.31635/ccschem.022.202202388；Research 2023, 6, 0029）。

最近，张金明研究员和中山大学杨志涌教授合作论证了一种构建多模式室温磷光材料的新原理。使用单一有机组分，通过对其聚集状态进行调控，可以制得3种不同发光模式的有机室温磷光材料，包括：蓝色磷光材料、绿色磷光材料和具有明显激发波长依赖性的磷光材料（图1）。该材料还表现出可见光激发磷光性质，在可见光照射后，发射绿色或黄色磷光。这种新奇的现象为设计制备多种不同发射模式的磷光材料提供了新策略。基于上述结果，利用来自天然且环境友好的同一磷光聚合物可以有效制备各种复杂的磷光防伪图案和信息存储密码，具有重要的应用前景。该研究成果由化学所硕博生尤晶璇完成，近日发表于Nature Communications（2023, 14, 4163）。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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