近日，南京郵電大學(xué)有機(jī)電子與信息顯示國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)與工程學(xué)院黃維院士、陳潤(rùn)鋒教授和陶冶教授團(tuán)隊(duì)在刺激響應(yīng)聚合物長(zhǎng)余輝領(lǐng)域取得新進(jìn)展，提出一種簡(jiǎn)單而有效的自摻雜策略，成功地構(gòu)建一系列單一組份的光活化聚合物長(zhǎng)余輝材料，并探索了該類(lèi)材料在無(wú)油墨光打印、脈寬指示器以及“激發(fā)時(shí)間”依賴(lài)的莫爾斯碼等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。3月10日，相關(guān)研究結(jié)果以“Achieving Stimuli-Responsive Amorphous Organic Afterglow in Single-Component Copolymer through Self-Doping”為題，發(fā)表在Journal of the American Chemical Society(DOI：10.1021/jacs.2c13632)上。陶冶教授、陳潤(rùn)鋒教授和黃維院士為共同通訊作者，李歡歡副教授及碩士生薛旭東和曹楊同學(xué)為論文第一作者。
刺激響應(yīng)性有機(jī)長(zhǎng)余輝材料，由于其自身結(jié)構(gòu)和功能在外部環(huán)境的刺激作用下可以動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)變或調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境作出恰如其分的響應(yīng)，展現(xiàn)出動(dòng)態(tài)可調(diào)的光電性質(zhì)，使其在邏輯運(yùn)算與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光編碼與分子開(kāi)關(guān)、防偽紙與安全墨水等領(lǐng)域受到廣泛研究關(guān)注。然而，目前刺激響應(yīng)性有機(jī)長(zhǎng)余輝通常只能在小分子晶體和和主客體摻雜的多組分體系中實(shí)現(xiàn)，如何構(gòu)建具有刺激響應(yīng)特性的單一組份聚合物長(zhǎng)余輝材料仍然是一個(gè)難題。
針對(duì)這一問(wèn)題，黃維院士、陳潤(rùn)鋒教授和陶冶教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)提出了一種簡(jiǎn)單有效的策略：通過(guò)利用客體敏化和熱處理基質(zhì)鋼化實(shí)現(xiàn)三線(xiàn)態(tài)激子的高效產(chǎn)生和穩(wěn)定，在連續(xù)的紫外光照射下，聚合物內(nèi)部的氧氣被消耗，進(jìn)一步抑制了氧氣引起的三線(xiàn)態(tài)激子湮滅，從而成功地構(gòu)建一系列單一組份的光活化聚合物長(zhǎng)余輝材料。通過(guò)將主體乙烯基吡啶與具有較高系間竄越速率的客體分子進(jìn)行自由基共聚制備此類(lèi)光活化長(zhǎng)余輝聚合物。共聚物中的聚乙烯基吡啶不僅可以作為主體敏化客體的三線(xiàn)態(tài)激子，而且在熱處理后由于聚合物鋼化作用可以有效地實(shí)現(xiàn)三線(xiàn)態(tài)激子的穩(wěn)定，從而獲得性能較為優(yōu)異的單組份刺激響應(yīng)聚合物長(zhǎng)余輝。在連續(xù)的紫外光照射下，余輝發(fā)光壽命從原來(lái)的0.34 ms提升到了867.4 ms，發(fā)光強(qiáng)度提升了約5.9倍。得益于此類(lèi)材料獨(dú)特的光活化特性，作者探索了其在無(wú)油墨光打印、脈寬指示器以及“激發(fā)時(shí)間”依賴(lài)的莫爾斯碼等領(lǐng)域的應(yīng)用。
該項(xiàng)研究成果同時(shí)得到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省特聘教授計(jì)劃、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目以及南京郵電大學(xué)“華禮人才計(jì)劃”等基金項(xiàng)目的支持。
自摻雜策略構(gòu)建單一組份刺激響應(yīng)聚合物的示意圖
（撰稿：陶冶 初審：趙允玉 編輯：王存宏 審核：張豐）