近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所能源材料與器件制造研究部蔣長(cháng)龍研究員團隊在多色長(cháng)壽命室溫磷光發(fā)光材料方面取得新進(jìn)展。該團隊設計了一種新方法，成功制備了能夠發(fā)出從藍色到綠色的多色超長(cháng)室溫磷光的碳化聚合物納米點(diǎn)材料，在防偽和信息加密等方面展現出潛在應用潛力。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際材料化學(xué)領(lǐng)域 TOP期刊 Advanced Science 上。

室溫磷光材料是一種能在激發(fā)光源關(guān)閉后持續發(fā)出冷光的特殊材料，因而在防偽、信息加密、顯示技術(shù)和生物成像等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。在各類(lèi)室溫磷光材料中，碳點(diǎn)材料因其制備工藝簡(jiǎn)單、光穩定性?xún)?yōu)越且低毒環(huán)保而備受關(guān)注。然而，傳統碳點(diǎn)材料面臨三重態(tài)激子能量易以非輻射形式損耗的問(wèn)題，這導致長(cháng)壽命、高亮度的碳點(diǎn)室溫磷光材料難以獲得。同時(shí)，由于發(fā)光基團的單一性，在同一碳點(diǎn)體系中實(shí)現多色磷光發(fā)光也是一項挑戰。這些問(wèn)題均限制了碳點(diǎn)類(lèi)室溫磷光材料的應用廣泛性。

為了解決上述難題，固體所研究團隊設計了一種基于鄰苯二胺（oPD）和聚丙烯酸（PAA）水熱法合成的碳化聚合物納米點(diǎn)，并通過(guò)熱處理的方法將碳點(diǎn)嵌入剛性固定基質(zhì)氧化硼（B₂O₃）中，獲得了具有藍色到綠色發(fā)光的超長(cháng)RTP碳點(diǎn)復合材料（oP-CDs@ B₂O₃）。鄰苯二胺的引入通過(guò)摻雜氮原子，為碳點(diǎn)提供了豐富的多色發(fā)光中心，而聚丙烯酸的長(cháng)鏈結構則有效地固定了碳點(diǎn)內部的發(fā)光色團，從而降低了三重態(tài)激子的非輻射損耗。此外，外部的剛性基質(zhì)氧化硼通過(guò)其剛性特質(zhì)以及與碳點(diǎn)間的強相互作用，進(jìn)一步減少了碳點(diǎn)的能量損耗。得益于這種獨特的聚合物結構和剛性基質(zhì)的協(xié)同作用，oP-CDs@ B₂O₃展現出了長(cháng)達49秒的可視磷光余輝，磷光量子產(chǎn)率高達19.5%，且具備出色的抗光漂白性，在信息加密和防偽方面具有重要的應用潛力。?

上述研究工作得到了國家重點(diǎn)研究與發(fā)展計劃、國家自然科學(xué)基金項目、安徽省重點(diǎn)研究與發(fā)展計劃、安徽省自然科學(xué)基金的支持。?

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202400781

圖. 多色長(cháng)壽命碳點(diǎn)室溫磷光復合材料的制備示意圖和在防偽方面的潛在應用。