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據報道, 有機長余輝材料是近幾年發展的一類發光材料。然而,絕大多數有機分子僅僅在聚集態(如晶體)或者需要摻雜在特殊的主體中才能發揮出室溫長余輝發光,主要原因是分子在聚集態中可以實現分子間的電子耦合,進而通過系間穿越(ISC)敏化三重激發態。
為了實現有機分子在無定型狀態下的長余輝發光,華中科技大學化學與化工學院朱錦濤教授團隊與武漢國家光電研究中心朱澤策博士合作構建了一種存在分子內電子耦合作用的有機小分子(CzDPS)(見圖1)。分子中的咔唑(給體)和二苯砜(受體)單元在空間上靠近,這種給受體在空間上的近距離作用可有效地介導系間穿越,并實現非聚集態的長余輝發光。研究結果表明,CzDPS不僅在晶態中具有室溫磷光現象,而且在摻雜濃度僅為1wt %的光固化膠中仍然具有長余輝發光,表明該類材料在塑料和光固化3D打印等領域中有很好的潛在應用。
圖1、CzDPS在晶體中的構象及室溫發光現象
在此基礎上,該團隊還探討了該有機長余輝材料在時間分辨成像中的應用。傳統有機材料的發光壽命一般在納秒到毫秒量級,往往需要復雜而精密的成像設備才能將材料的發光與背景散射光區分開來。而長余輝材料的發光壽命可達秒級,通過一般的CMOS相機即可檢測到毫秒延遲的長壽命發光。利用CzDPS的長余輝發光性質,該團隊僅通過在紫外LED燈下照射附著在指紋上的樣品,關掉紫外LED燈后使用手機拍照,即可實現指紋的時間分辨發光成像,有效消除了散射光和基底的自熒光對指紋識別的干擾(見圖2),為指紋識別鑒定提供了一種新的、簡便方法。
研究結果發表于《Materials Horizons》雜志上,田迪博士為文章第一作者。 |