南邮黄维院士团队陶冶教授和陈润锋教授课题组 JACS：单组份刺激响应聚合物长余辉

2023-03-12 来源：高分子科技

刺激响应性有机长余辉材料，由于其自身结构和功能在外部环境的刺激作用下可以动态地转变或调节，从而实现对外部环境做出恰如其分的响应，展现出动态可调的光电性质，使其在逻辑运算与数据存储、光编码与分子开关、防伪纸与安全墨水等领域受到了广泛的研究关注。然而，目前刺激响应性有机长余辉通常只能在小分子晶体和和主客体掺杂的多组分体系中实现，如何构建具有刺激响应特性的单一组份聚合物长余辉材料仍然是一个难题。

图1：自掺杂策略构建单一组份刺激响应聚合物的示意图

近日，南邮黄维院士团队陈润锋教授和陶冶教授课题组在刺激响应聚合物长余辉研究领域取得新进展。他们提出了一种简单而有效的自掺杂策略（图1）：通过利用客体敏化和热处理基质钢化实现三线态激子的高效产生和稳定，在连续的紫外光照射下，聚合物内部的氧气被消耗（图2），进一步抑制了氧气引起的三线态激子湮灭，从而成功地构建了一系列单一组份的光活化聚合物长余辉材料。通过将主体乙烯基吡啶与具有较高系间窜越速率的客体分子进行自由基共聚制备此类光活化长余辉聚合物。共聚物中的聚乙烯基吡啶不仅可以作为主体敏化客体的三线态激子，而且在热处理后由于聚合物钢化作用可以有效地实现三线态激子的稳定，从而获得性能较为优异的单组份刺激响应聚合物长余辉。在连续的紫外光照射下，余辉发光寿命从原来的0.34提升到了867.4 ms，发光强度提升了~5.9倍（图2）。

图2：聚合物薄膜的光活化和失活特性以及机理示意图

由于此类材料独特的光活化特性，作者探索了其在无油墨光打印，脉宽指示器以及“激发时间”依赖的莫尔斯码等领域的应用（图3）。

图3：光活化长余辉聚合物的潜在应用

相关研究结果以“Achieving Stimuli-Responsive Amorphous Organic Afterglow in Single-Component Copolymer through Self-Doping”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》(DOI：10.1021/jacs.2c13632)上。论文的第一作者为南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院李欢欢副教授及硕士生薛旭东和曹杨同学，共同通讯作者为南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院陶冶教授、陈润锋教授和黄维院士。该项研究成果同时得到了国家自然科学基金、江苏省特聘教授计划、江苏省自然科学基金项目以及南京邮电大学“华礼人才计划”等基金项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c13632

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（责任编辑：xu）

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