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Angew. Chem. :颜色可调的高效双模有机长余辉聚合物基发光材料

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有机长余辉材料是一种自发光功能材料,可应用于安全防伪、信息加密、生物成像等诸多领域。虽然近年来关于有机长余辉的研究已经取得了很多重要的进展,但是同时具有高余辉量子产率和超长余辉寿命的聚合物发光材料仍极少有报道。另一方面,由于有机长余辉大多源于分子的超长磷光且通常为单一发射带,很难通过温度等外界刺激直接调控聚合物材料的长余辉颜色。


近日,华南师范大学的许炳佳研究员、石光教授和中山大学的池振国教授合作,分别以平面共轭芳香杂环5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑和5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑为核心,通过在其N原子上引入苯甲酸,合成得到了两例新的有机化合物IaCzA和IbCzA。

研究发现,将IaCzA和IbCzA作为客体分子分别掺杂在聚乙烯醇(PVA)中,所制备得到的聚合物薄膜在室温空气中均能产生由超长热激活延迟荧光和超长磷光复合而成的蓝色长余辉。其中,IbCzA掺杂浓度为0.1%的PVA薄膜(IbCzA-0.1%-PVA)的余辉量子产率高达19.8%,寿命长达1.81 s。与此同时,作者利用超长热激活延迟荧光和超长磷光对热刺激响应不同的特性,在273 K~360 K范围内通过改变温度实现了对IbCzA-0.1%-PVA薄膜长余辉颜色的线性调控,使其得以在绿色和深蓝色之间可逆转换。

进一步的实验和理论计算结果表明,IbCzA-0.1%-PVA之所以能产生高效的双模长余辉是因为客体分子的共轭较大、系间窜越效率较高、三重态-三重态能隙较宽,以及客体分子与PVA基体之间形成了较强的氢键。

此外,IbCzA掺杂的PVA还能用于大面积制备柔性、透明的长余辉薄膜,以及作为温敏型安全油墨用于多级防伪和信息加密。该工作为设计制备余辉效率高、寿命长且颜色可调的聚合物发光材料提供了方向和理论指导。

文信息

Efficient and Color-Tunable Dual-Mode Afterglow from Large-Area and Flexible Polymer-Based Transparent Films for Anti-Counterfeiting and Information Encryption

Yifan Yang, Yaohui Liang, Yitao Zheng, Jian-An Li, Shiying Wu, Huaqing Zhang, Tepeng Huang, Prof. Suilian Luo, Prof. Cong Liu, Prof. Guang Shi, Prof. Fengqiang Sun, Prof. Zhenguo Chi, Prof. Bingjia Xu

论文的第一作者是华南师范大学的硕士研究生杨逸钒。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202201820


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