具有三线态激子发射和长激发态寿命的分子室温磷光材料在传感、生物成像和防伪等领域有广泛的应用。相对于粉体材料而言，室温磷光薄膜在实际应用方面更加便捷，易于操作。然而到目前为止，关于磷光薄膜材料的研究却报道较少，其可能的原因有以下方面：通常当分子呈现晶态或聚集态时，室温磷光特性才易被观察，在这种情况下，分子运动受到高度限制，三线态的非辐射损失也被抑制。而在薄膜材料中，通常很难实现密集状态的分子排布，也就不易得到高效的磷光发光特性。
图一：（a）磷光薄膜的层层组装过程示意图；（b）磷光薄膜对硝基苯和吡啶的选择性检测。
基于上述科学问题和实际应用需求，北京师范大学化学学院闫东鹏教授研究组在前期研究基础上（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 7853; Chem. Sci., 2017, 8, 590; Chem. Sci., 2016, 7, 4519），以二维水滑石作为主体，分别选取1,2,4-苯三酸与均苯四酸作为客体，采用共沉淀法制备了羧酸类小分子插层水滑石复合材料。通过水滑石与有机分子的氢键和静电作用将分子磷光体固定于刚性水滑石层板中，极大地抑制了有机物因转动和振动而产生的能量损失，从而提高了磷光发光效率和磷光寿命。进一步将有机无机复合磷光材料与聚合物PAA进行层层组装（图一a），得到在室温条件下的磷光薄膜。从图一b中可以看出随着组装层数的增加，薄膜的磷光发光效率和寿命都得到显著增强。该系列薄膜材料还可对大气污染物，湿度，氧气等进行选择性检测识别。同时，还可进一步用于表面涂层实现对商标和二维码的多重防伪加密功能。因此，本工作不仅发展了层层组装法构建具有室温磷光特性的薄膜材料，也为VOCs，氧气和湿度检测以及光学防伪涂层等领域提供了新的研究思路。
该研究成果分别发表在Nano Research [1]和Chemical Communications [2]上。文章第一作者是博士研究生高瑞。该工作得到国家973项目、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中央高校基本科研基金的支持。
1. 该论文作者为：Rui Gao, Dongpeng Yan
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Ordered assembly of hybrid room-temperature phosphorescence thin films showing polarized emission and the sensing of VOCs
Chem. Commun., 2017, 53, 5408，DOI: 10.1039/c7cc01794d
2. 该论文作者为：Rui Gao, Dongpeng Yan, David G. Evans, Xue Duan
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Layer-by-layer assembly of long-afterglow self-supporting thin films with dual-stimuli-responsive phosphorescence and antiforgery applications
Nano Res., 2017, 10, 3606, DOI: 10.1007/s12274-017-1571-x
导师介绍
闫东鹏
http://www.x-mol.com/university/faculty/8958
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