【材料】华南师范大学许炳佳/石光Angew：高强度超长室温磷光用于可擦写光打印- 大数跨境

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2022-12-24

导读：华南师范大学的许炳佳和石光教授课题组与中国科学院深圳先进技术研究院的毛竹副研究员合作，采用原位聚合的方法，制备出了具有可逆发光变色和超长室温磷光开关双重响应特性且抗湿气和化学试剂性能优异的高效聚合物基

近年来，超长有机磷光材料因在信息加密、防伪、生物成像等方面有重要的潜在应用而受到了广泛关注。其中，能发射超长室温磷光的聚合物材料具有重量轻、加工方便、可拉伸等诸多优点，可应用于柔性电子领域。目前，很多线型的超长室温磷光聚合物材料都是通过分子链内和分子链间的氢键作用构筑刚性环境来抑制激发态分子或发色团的非辐射失活，从而实现高亮度的长余辉发光。然而，这类材料的超长有机磷光的强度和寿命往往受空气湿度的影响较大。这是因为水分子和聚合物链之间能更有效地形成氢键，从而显著削弱发光分子与聚合物基体之间的相互作用。因此，吸湿性在很大程度上限制了超长室温磷光聚合物材料的实际应用。

与线型及极性聚合物相比，化学交联聚合物具有刚性的三维共价网络结构，可以更有效地抑制分子内运动，稳定有机发光分子的三重激发态。同时，由于氢键密度相对较低，其吸湿性也将显著下降，这有利于提高长余辉材料的耐湿性。然而，具有共价交联网络结构且超长室温磷光性能较好的聚合物材料目前仍极其有限。另一方面，对光、热等外界刺激有发光响应的超长有机磷光材料可用于构建智能发光系统。但是，大多数已报道的聚合物长余辉材料其超长磷光的失活主要依赖于空气湿度，这在一定程度上使得该过程的可控性不强。假设具有三维共价网络的聚合物材料也可以通过外界刺激来控制其超长磷光的开启和关闭。在这种情况下，有机长余辉的开关过程将很可能变得更加可控，从而为其创新应用提供了可能与机会。虽然关于刺激响应有机长余辉的研究已经取得了很多重要的进展，但是设计和制备具有三维共价网络结构及可开-关、高强度超长室温磷光性质的聚合物材料仍是一项极具挑战性的课题。

近日，华南师范大学的许炳佳和石光教授课题组与中国科学院深圳先进技术研究院的毛竹副研究员合作，将吩噻嗪（PTZ）、吩恶嗪（PXZ）和乙基吩恶嗪（PXZEt）作为客体分子分别掺杂到双酚A二缩水甘油醚和1,3-丙二胺的混合物中，然后采用原位聚合的方法，制备出了具有可逆发光变色和超长室温磷光开关双重响应特性且抗湿气和化学试剂性能优异的高效聚合物基有机长余辉材料。

图1. 具有三维共价网络结构的聚合物基透明薄膜及其可开-关、高强度超长室温磷光用于可擦写光打印

图2. 发光小分子结构和具有三维共价网络结构的环氧聚合物示意图

掺杂了客体分子的双酚A二缩水甘油醚与1,3-丙二胺的混合物还可以按比例扩大制备具有三维网络结构的大面积柔性、透明长余辉薄膜。基于材料的可逆发光变色和超长室温磷光开关双重响应特性，作者将PXZ@EP-0.25%应用于可擦写的光打印，制备出了多种内容不同且能实现颜色变化的防伪图案。

图3. 开发了材料的可擦写光打印应用，并且这种材料可以制备成大面积柔性透明薄膜，进一步拓宽了其应用范围

该工作为开发高效、稳定的智能有机长余辉材料提供了新的方向，所制备的环氧聚合物基超长室温磷光薄膜很可能在光打印、防伪、信息加密、光电子器件等领域有重要的应用。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，论文的第一作者为华南师范大学硕士研究生黎建桉。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Switchable and Highly Robust Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Polymer-Based Transparent Films with Three-Dimensional Covalent Networks for Erasable Light Printing

Jian-An Li, Letian Zhang, Chunlei Wu, Zihao Huang, Shufeng Li, Huaqing Zhang, Qingchen Yang, Zhu Mao, Suilian Luo, Cong Liu, Guang Shi, Bingjia Xu

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202217284

通讯作者简介

许炳佳，男，博士，华南师范大学化学学院研究员，广东省青年珠江学者、广东省青年科学家协会常务理事、广东省材料研究会青年工作委员会委员。近年来主要从事刺激响应室温磷光材料和聚集诱导发光功能材料的研究工作。以第一作者或通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Chem. Eng. J.等国际权威学术期刊上发表SCI收录论文30余篇；申请中国发明专利20余件，其中14件已获得授权。作为负责人承担过国家自然科学基金、广东省自然科学基金等科研任务多项。曾获广东省自然科学奖一等奖、“挑战杯”全国优秀指导教师等荣誉。目前担任Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、ACS Nano、Mater. Horiz.等二十多种国际权威学术期刊的审稿人。

https://www.x-mol.com/university/faculty/316556

石光，女，博士，华南师范大学化学学院教授。2002年7月毕业于中山大学化学与化工学院，现任职华南师范大学化学学院教授、博士生导师。主要从事高分子材料相关方向研究，包括（1）高分子光电功能材料：围绕有机“TADF、力致发光、室温磷光”等特殊功能，设计新型分子结构，开展有机小分子、大分子特殊光功能材料结构与性能研究，并向生物成像、光动力靶向治疗等应用方面探索；（2）高分子材料改性和加工：涉及塑料、胶黏剂、涂料、高分子复合材料等相关行业领域；（3）新能源材料开发：锂电隔膜及新能源电池新材料、循环利用等相关方面的研发及产业转化。承担国家基金1项，省部产学研项目5项，企业横向课题十余项，发表论文50余篇，获授权专利30余件。是广东省材料学会理事、广东省复合材料学会常务理事、广东省高等学校化学教学指导委员会委员。

https://www.x-mol.com/university/faculty/10700

毛竹，男，博士，中科院深圳先进技术研究院|深圳先进电子材料国际创新研究院副研究员，深圳市后备级人才，深圳市宝安区高层次综合类人才。近年来主要研究有机功能高分子设计与合成，包括电子级环氧树脂合成与纯化技术，光电功能高分子设计与合成等。以第一作者及通讯作者在Angew. Chem., Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Interfaces, Adv. Opt. Mater., J. Mater. Chem. C等权威国际期刊发表SCI论文20余篇，参与论著章节撰写1部。主持国家自然科学基金委等省市相关项目3项，企业横向课题1项。曾获广东省自然科学奖一等奖。目前担任Angew. Chem., Sci. Adv., Chem. Eng. J.等期刊审稿人。

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