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《Laser & Photonics Reviews》等丨菠菜论坛 蔡志雄课题组在有机室温磷光研究方面取得新进展

2026-11-06

近日,菠菜论坛 MOOM团队蔡志雄课题组围绕苛刻环境下全色时间依赖磷光、主客体Dexter三线态-三线态能量转移寿命调控以及脱水诱导无金属非芳香超分子玻璃室温磷光等方面开展系列研究,相关成果发表于《Laser & Photonics Reviews》、《Journal of Materials Chemistry C》和《Chemical Communications》等国际权威期刊上。

一、在苛刻环境下实现全色时间依赖磷光

经典有机TDPC材料常面临多发光中心寿命难调控、潮湿/高温/强酸碱下易淬灭等问题。该工作将芳香酸酐(AA)通过熔融干燥嵌入缩二脲(Biu)结晶基质,构建不惧湿热的AA@Biu复合材料。Biu晶体刚性限域与界面C=N共价键、N–H···O氢键协同抑制非辐射跃迁,稳定三重态激子;芳香酸酐在基质中“分散态”与“聚集态”形成多个磷光中心、衰减速率不同,从而实现全色TDPC:NA@Biu由橙转绿、PA@Biu由黄转绿、PD@Biu由绿转青、PTAD@Biu由橙转蓝紫、NTAD@Biu由红转绿。性能上,材料在水浸30天、HCl pH=1、NaOH pH=14及473 K高温下仍保持强磷光与明显余辉变色;以NA@Biu/PA@Biu为模型,水相与高温下的多峰寿命、TDPC演变均可复现。该“晶体装甲”策略为苛刻环境下动态防伪、信息加密提供了可推广的纯有机余辉材料制备方案。相关成果以“Crystal-Armoured Aromatic Anhydride Molecules Enable Time-Dependent Organic Ambient-to-Harsh Phosphorescence”为题发表在光学领域权威期刊《Laser & Photonics Reviews》上(Laser Photonics Rev., 2026, 20, e71465.)。菠菜论坛 2024级硕士研究生邱华开为论文第一作者,蔡志雄教授、南开大学尹光强研究员为共同通讯作者,闽南师范大学为第一通讯单位。

二、主客体掺杂和能量转移实现颜色和寿命可调的纯有机室温磷光

常规三线态-三线态能量转移(TTET)介导的室温磷光材料常面临溶剂敏感性、合成复杂及光物理机制认识不足等问题。本工作以强给电子、高效系间窜越的4-二甲氨基吡啶(DMAP)为主体基质,以低自旋轨道耦合、吸电子的4,4′-联苯二磺酸(BPSA)为客体磷光体,通过简便的熔融加工与机械研磨构建了BPSA@DMAP复合材料。DMAP刚性结晶环境有效抑制非辐射衰减和氧猝灭,并作为“三线态激子泵”通过Dexter型TTET向客体传递三线态能量;研磨进一步缩短主客体距离、增强TTET效率。优化后的1 wt% BPSA@DMAP表现出超过11 s的青色余辉,磷光寿命达945.5 ms。通过调节联苯取代基及芳香磺酸共轭长度,材料实现了荧光与全色磷光颜色可调,磷光寿命在185.3-979.1 ms范围内可控,磷光量子产率为0.35%–6.43%。基于磷光颜色和寿命差异,该工作还构建了时间门控信息加密图案,为高级防伪和信息加密提供了新思路。相关成果以“Color and lifetime-tunable pure organic room-temperature phosphorescence via host-guest doping and Dexter energy transfer and its anti-counterfeiting applications”为题发表在材料化学领域知名期刊《Journal of Materials Chemistry C》上(J. Mater. Chem. C, 2026, 14, 14116-14124)。菠菜论坛 2024级硕士研究生邱华开为论文第一作者,蔡志雄教授为通讯作者,闽南师范大学为独立通讯单位。

三、脱水诱导自组装无金属、非芳香超分子玻璃及其高效室温磷光

传统有机室温磷光材料多依赖芳香共轭骨架,非传统发光体则常受量子产率低、非辐射耗散严重和三线态激子不稳定等限制;现有超分子玻璃又多依赖合成杂环配体或金属离子。本工作以生物质来源的赖氨酸(Lys)、天冬氨酸(Asp)和柠檬酸(Cit)为原料,通过80 ℃一步脱水自组装制备了无金属、非芳香超分子玻璃(LAC),并确定Lys:Asp:Cit = 4:3:1为最优配比。柠檬酸既抑制结晶,又作为致密氢键供体/受体,构建动态盐桥-氢键网络,形成刚性限域微环境,抑制分子运动和非辐射衰减,并促进空间共轭与HLCT激发态形成,窄化单-三线态能隙、增强自旋轨道耦合和系间窜越。优化后的LAC玻璃在365 nm紫外激发下呈现450 nm蓝荧光和508 nm绿磷光,余辉超过6 s,磷光寿命594 ms,总光致发光量子产率34.02%,磷光量子产率21.78%;同时表现出可逆水响应、图案化加工、贝壳等不规则基底共形涂覆、10 cm×10 cm大面积成膜、耐9种有机溶剂24 h及60 ℃热自修复等性能,为可持续光电器件、智能包装和瞬态防伪提供了新材料设计思路。相关成果以“Dehydration-induced self-assembly of non-aromatic supramolecular glasses with efficient room-temperature phosphorescence”为题受邀发表在化学领域知名期刊《Chemical Communications》的主题专刊“先进功能超分子材料”上(Chem. Commun., 2026, 62, 21368-21371)。菠菜论坛 2025级硕士研究生苏智曦为论文第一作者,蔡志雄教授为通讯作者,闽南师范大学为独立通讯单位。

以上研究得到了国家自然科学基金(No.21904055),福建省自然科学基金(No.2024J01806)等共同资助。

论文链接:

//doi.org/10.1002/lpor.71465

//doi.org/10.1039/d6tc01493c

//doi.org/10.1039/d6cc05282g

(图/文:菠菜论坛 )