西工大新聞網2月19日電(榮子強)日前,西北工業大學柔性電子研究院(IFE)、柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室黃維院士與南京郵電大學材料科學與工程學院陳潤鋒教授,在國際頂級期刊Nature Communications在線發表了有機長餘輝領域取得的重大進展「熱活化三線態激子釋放實現高效率的三模式有機長餘輝」(Thermally activated triplet exciton release for highly efficient tri-mode organic afterglow)。靳繼彪博士研究生為論文第一作者,該工作得到了南京郵電大學範曲立教授、趙強教授、陶冶教授等的大力支持。文章連結:https://www.nature.com/articles/s41467-020-14669-3。
有機餘輝材料指的是在激發光停止之後仍可繼續發光的有機材料,在生物成像、傳感、信息存儲和加密等領域具有廣泛的應用前景。但是,目前只有少數報導的有機餘輝效率(被吸收的光子轉化成餘輝的效率)能超過10%,這是由於有機超長室溫磷光(OURTP)需要通過三線態激發態(T1)的自旋禁阻輻射躍遷而得到,因此有機餘輝材料要實現高的餘輝效率仍然是一個巨大的挑戰
針對這一問題,西北工業大學柔性電子研究院(IFE)黃維院士與南京郵電大學信息材料與納米技術研究院陳潤鋒教授帶領的團隊提出了通過合理的分子設計實現長壽命激子的有效轉變——通過降低單三線態能極差(ΔEST)以及三線態激子的陷阱深度(ETD)實現將穩定三線態激發態(T1*)上的激子轉化為最低三線激發態(T1),然後將T1態激子轉化為單線激發態(S1),使得發光成為自旋允許,實現了室溫下同時觀察到來自S1,T1和T1*的輻射衰減引起螢光、磷光和餘輝三種模式的餘輝發光特性,顯著增強有機餘輝的發光效率。
所開發的餘輝材料壽命為0.23s,餘輝效率高達45%,這是迄今為止報導的最高餘輝效率。更重要的是,本研究利用新開發的有機長餘輝材料,拓展了其在磷光壽命成像以及可視化溫度檢測方面的應用。因此,開發的熱活化三模式餘輝發光材料是實現餘輝效率增強的有效方式,代表了高效有機長餘輝領域的重要進展。
作為國際上有機長餘輝發光的開拓者,黃維院士、陳潤鋒教授團隊一直致力於對有機長餘輝發光新材料的開發、機理的研究以及新應用的探索,繼在2015年首次報導有機長餘輝材料(Nat. Mater. 2015, 14, 685)之後,在Advanced Materials,Chemical Science, Materials Horizons, Angewandte Chemie International Edition等頂級國際期刊相繼發表了重要研究工作。此項研究成果再次實現了有機長餘輝發光領域的重大突破。
該研究工作得到了國家自然科學基金委和南京郵電大學1311人才計劃等項目的支持。
(審稿:傅莉)