【材料】通过调控碳点复合材料中的热激活延迟荧光和室温磷光双发光中心实现可覆盖全可见光区域定制的动态时间依赖性余辉- 大数跨境

【材料】通过调控碳点复合材料中的热激活延迟荧光和室温磷光双发光中心实现可覆盖全可见光区域定制的动态时间依赖性余辉

X-MOL资讯

2025-02-18

导读：郑州大学卢思宇教授团队通过制备出具有特定结构的碳点（CDs），并将其包覆于不同刚性的基质，成功制备出了基于CDs的时间依赖性变色余辉（TDAC）材料，实现了余辉随时间覆盖全可见光谱的时变余辉。

室温余辉材料因其具有时间尺度上的高信噪比发光和三线态的高利用率，在信息加密、防伪、生物成像和光电器件等领域被广泛研究和应用。然而，随着信息技术集成化的爆发式发展，单一静态输出模式的余辉材料已无法满足不断增长的应用需求。那么，如何在时间维度上实现变色余辉呢？近日，郑州大学卢思宇教授团队通过制备出具有特定结构的碳点（CDs），并将其包覆于不同刚性的基质，成功制备出了基于CDs的时间依赖性变色余辉（TDAC）材料，实现了余辉随时间覆盖全可见光谱的时变余辉。

近年来，基于TDAC材料在空间和时间有限平台内实现了多个波长通道的动态变化，有利于推动信息安全以及生物多通道监测与检测的实用化发展而逐渐成为研究热点。因此，追求低成本、高性能、可连续调谐和可覆盖全可见光谱的TDAC材料成为一种重要趋势。CDs作为一种新兴的零维碳基纳米发光材料，因其制备简单、成本低、发光性能优异、稳定性高、毒性低等优点而备受关注。通常将CDs嵌入到刚性基质中可获得余辉发射，这些刚性基质通过化学键的连接和空间上的紧密包覆限域了碳点的振动和转动，稳定了三线态，使得单线态-三线态的跃迁成为可能，从而实现余辉。然而，大多数基于CDs的余辉材料表现出静态的余辉输出，限制了高级信息加密的实际应用。

郑州大学卢思宇教授团队开发出的CDs基时变余辉复合材料很好的弥补了上述缺憾。他们利用平面分子芘甲酸制备出了表面富含羧基的大共轭CDs，然后通过刚性不同的基质包覆，成功实现了余辉随时间覆盖全可见光谱的变色，包括从红到绿，从黄到绿和从黄绿到蓝的丰富的颜色变化路径。同时，他们通过一系列对照实验，如改变掺杂CDs的浓度梯度、表面官能团、共轭程度以及基质的刚性等深入探究了覆盖全可见光谱的余辉变色机理，并将其应用于多领域中。

图1. CDs基时变余辉复合材料的制备示意图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

基于该CDs基时变余辉材料的优异性能，可以广泛应用于高级动态信息加密的4D编码、多模式防伪、动态信息加密和柔性薄膜的制备，有效地拓展CDs基余辉材料的实际应用，为TDAC材料的发展提供了思路。

图2. CDs基时变余辉复合材料的应用。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是郑州大学化学学院张永强研究员和硕士研究生刘玥，通讯作者为郑州大学化学学院卢思宇教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Adjusting TADF and Phosphorescence for Tailored Dynamic Time-Dependent Afterglow Colored Carbon Dots spanning Full Visible Region

Yongqiang Zhang, Yue Liu, Xueyan Ren, Yihong Kang, Shurong Ding, Siyu Lu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202421421

卢思宇教授简介

卢思宇，吉林大学本硕博，教授,博士生导师，国家优青，河南省高层次人才，郑州大学碳点研究中心主任。主要从事碳点的可控制备及其在发光、催化等领域的功能研究。在Nat. Synth.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等学术期刊发表论文200余篇，被引用29000余次(Google Scholar)，H因子为99，其中4篇封面文章，61篇ESI高被引论文(1% Top)，3篇ESI热点论文(1% Top)，2篇研究论文入选“2021/2022年度中国百篇最具影响国际学术论文”。

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张永强研究员简介

张永强，理学博士，河南省优青，2011年毕业于吉林大学电子科学与工程学院获得工学学士学位，2017年毕业于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得理学博士学位。主要从事碳基荧光纳米材料的制备及其光电应用。以第一作者或通信作者身份已在其中以第一作者身份在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem、Matter、Adv. Funct. Mater.、Nano Today、Small、Nano Res.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. B、Nanoscale、Adv. Opt. Mater.、Physics Letters A、RSC Advances等国际知名权威科学杂志上发表科研论文40余篇，其中多篇入选封面文章。

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