固體所在多色長壽命碳點室溫磷光材料方麵取得新突破

近期 ，中國科學院合肥物質院固體所能源材料與器件製造研究部蔣長龍研究員團隊在多色長壽命室溫磷光發光材料方麵取得新進展 ，設計了一種新方法 ，製備出具有從藍色到綠色的多色超長室溫磷光發射的碳化聚合物納米點材料 ，在防偽和信息加密等方麵顯示出潛在應用 。相關研究成果發表在國際材料化學領域TOP期刊Advanced Science (Adv. Sci., 2024, DOI: 10.1002/advs.202400781)上 。      室溫磷光（Room-Temperature Phosphorescnece, RTP）材料可以在激發光源停止後繼續發出一段時長的冷光 ，因而在防偽 、信息加密 、顯示和生物成像等方麵具有著廣泛的應用 。在室溫磷光材料中 ，碳點（CD）類材料由於製備方法簡單 、光穩定性好和毒害性低等優點在RTP材料的構建中得到了廣泛的關注 。磷光發射所需要的三重態激子通常以分子振動等非輻射形式損耗能量 ，因此具有長壽命和高亮度的碳點RTP材料往往難以獲得 。此外 ，發光基團的單一性會導致在單一碳點RTP體係中難以獲得多色的磷光發光 。這些問題限製了碳點類RTP材料的應用範圍 。因此 ，有必要開發一種具有長壽命和高量子產率的多色室溫磷光碳點材料 。

固體所研究團隊設計了一種基於鄰苯二胺（oPD）和聚丙烯酸（PAA）水熱法合成的碳化聚合物納米點 ，並通過熱處理的方法將碳點嵌入剛性固定基質氧化硼（B2O3）中 ，獲得了具有藍色到綠色發光的超長RTP碳點複合材料（oP-CDs@ B2O3） 。鄰苯二胺的引入通過摻雜氮原子為碳點提供了多色發光中心 ，而聚丙烯酸作為長鏈聚合物 ，使得碳點具有碳化聚合物納米點的性質 ，其長鏈結構通過共價鍵等有效的固定了碳點內部的發光色團 ，從而減少三重態激子的非輻射損耗 ，這種聚合物交聯增強了碳點的磷光發射 。同時 ，外部的剛性基質氧化硼通過自身的剛性和與碳點之間的共價鍵和氫鍵等作用力 ，進一步減少了碳點的非輻射損耗 。聚合物結構和剛性基質的共同作用使得oP-CDs@ B2O3具有了長磷光壽命和高量子產率 。oP-CDs@ B2O3肉眼可見的磷光餘輝時長最長達到了49 s ，磷光量子產率最高達到了19.5% ，並且具有出色的抗光漂白性 ，在信息加密和防偽方麵具有重要潛在應用 。

上述研究工作得到了國家重點研究與發展計劃 、國家自然科學基金項目 、安徽省重點研究與發展計劃、安徽省自然科學基金的支持 。

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

圖. 多色長壽命碳點室溫磷光複合材料的製備示意圖和在防偽方麵的潛在應用 。