多色長壽命碳點室溫磷光材料研究獲新突破
近期，中國科學院合肥物質院固體所能源材料與器件制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面取得新進展。該團隊設計了一種新方法，成功制備了能夠發出從藍色到綠色的多色超長室溫磷光的碳化聚合物納米點材料，在防偽和信息加密等方面展現出潛在應用潛力。相關研究成果發表在國際材料化學領域 TOP期刊 Advanced Science 上。
室溫磷光材料是一種能在激發光源關閉后持續發出冷光的特殊材料，因而在防偽、信息加密、顯示技術和生物成像等多個領域具有廣泛的應用前景。在各類室溫磷光材料中，碳點材料因其制備工藝簡單、光穩定性優越且低毒環保而備受關注。然而，傳統碳點材料面臨三重態激子能量易以非輻射形式損耗的問題，這導致長壽命、高亮度的碳點室溫磷光材料難以獲得。同時，由于發光基團的單一性，在同一碳點體系中實現多色磷光發光也是一項挑戰。這些問題均限制了碳點類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，并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碳點復合材料（oP-CDs@ B2O3）。鄰苯二胺的引入通過摻雜氮原子，為碳點提供了豐富的多色發光中心，而聚丙烯酸的長鏈結構則有效地固定了碳點內部的發光色團，從而降低了三重態激子的非輻射損耗。此外，外部的剛性基質氧化硼通過其剛性特質以及與碳點間的強相互作用，進一步減少了碳點的能量損耗。得益于這種獨特的聚合物結構和剛性基質的協同作用，oP-CDs@ B2O3展現出了長達49秒的可視磷光余輝，磷光量子產率高達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。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202400781
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