光学多路复用因在生物检测、信息存储与加密等方面具有潜在应用而引起研究者的广泛关注。光学多路复用应用需求的日益增长也对材料的性能提出更高的要求，如发光颜色及寿命可调、材料物理化学性质稳定、颗粒尺寸小、发光效率高等等。迄今为止已报道的面向光学多路复用的一些发光材料，如上转换纳米颗粒和钙钛矿量子点等，都展现良好的应用前景，但仍然面临着诸如发光效率低和物理化学稳定性差等问题。得益于镧系配位聚合物稳定的结构及配体对稀土离子的天线效应，中山大学化学学院梁宏斌教授课题组以简单的Y-BTC作为研究对象，提出了一种“配体差异敏化”策略，利用配体对不同稀土离子 (Tb3+,Eu3+, Sm3+) 的敏化差异性以及稀土离子之间的能量传递调控，实现了材料体系从红到绿的光色可调以及绿光的寿命可调 (~ 300 μs – 600 μs)。借助喷墨打印、寿命成像和时间门控成像技术，基于该类材料在空间及时间尺度上的信息存储和加密的潜在应用也得到完整地演示。该成果拓宽了用于光学多路复用技术的材料体系。
图1. (a) 光色/寿命可调镧系配位聚合物的设计策略; (b) Y-BTC的配位环境及配体向稀土离子、稀土离子间的能量传递示意; (c) 稀土离子激活的Y-BTC体系中配体与稀土离子的能级图示意。
在该工作中，作者通过结构精修、X射线吸收谱、红外光谱、扫描电镜及真空紫外-紫外可见光谱等表征手段研究了镧系配位聚合物的结构、形貌及发光性质，并对稀土离子间的能量传递动力学进行了研究，最后在空间域和时间域的信息存储与加密进行了应用演示，结果表明该“配体差异敏化”策略在镧系配位聚合物中的可行性，也表明了其在光学多路复用中的潜在应用前景。
该成果近期发表于Angewandte Chemie International Edition 上，中山大学化学学院梁宏斌教授为通讯作者，中山大学化学学院2019级博士生欧奕意及2014级博士生周炜杰为共同第一作者。
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Host Differential Sensitization toward Color/Lifetime‐Tuned Lanthanide Coordination Polymers for Optical Multiplexing
Yiyi Ou+, Weijie Zhou+, Zece Zhu, Fengkai Ma, Rongfu Zhou, Fang Su, Lirong Zheng, Li Ma, Hongbin Liang*
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011559
导师简介
梁宏斌
https://www.x-mol.com/university/faculty/15317
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