最簡單的分子實現最優異的磷光性能。南京工業大學黃維院士、安眾福教授科研團隊同新加坡國立大學劉小鋼教授提出“發色團限域”策略，最終實現了分子態高效藍色室溫磷光。相關成果于8月23日發表在《自然—材料》上。
藍光，作為光的三原色之一，是固態照明和全彩顯示的核心組分，在生物醫學、光通訊等領域也展現出廣闊的應用前景。目前，各種各樣的藍光材料被廣泛研究開發，近年來有機室溫磷光材料受到了廣泛關注，如何構筑長壽命、高效率的藍色室溫磷光是無重原子有機磷光材料領域面臨的挑戰之一。
針對上述挑戰，該團隊基于對聚集態磷光的深入理解和對低溫77K下溶液單分子態磷光現象的深度思考，基于強作用力的離子鍵，他們創造性地提出了“發色團限域”策略，構筑了具有分子態高效室溫磷光的有機離子晶體材料。由于離子鍵不具有方向性和飽和性的特征，使得分子周圍可以結合眾多的抗衡離子，將發色團限域在一個剛性、孤立的環境中。同時，羧酸基團不僅可以形成離子鍵，而且還有利于促進激子的系間竄越，因此，他們選擇以均苯四甲酸(PMA)這一多羧酸化合物為研究模型。
基于此，該團隊成功合成了均苯四甲酸四鈉鹽(TSP)的高效藍色室溫磷光離子晶體材料。光激發后，有機離子晶體TSP呈現明亮的藍色長余輝現象，其壽命可達168.39毫秒。研究發現穩態光致發光光譜和磷光光譜幾乎完全重疊，僅在325納米處出現一個極小的熒光峰。較大的磷光峰占比從側面說明了其高效的磷光效率，磷光效率高達66.9%。
為了進一步驗證“發色團限域”策略實現分子態高效室溫磷光的普適性，該團隊調整抗衡離子和發色團單元，設計合成了5個藍色磷光材料、2個綠色磷光材料和5個黃色磷光材料，均實現了長壽命、高效室溫磷光。最終，他們實現了高達96.5%的世界紀錄級的藍色室溫磷光發光。
鑒于有機離子晶體的高效長余輝和水溶性特征，該團隊基于離子晶體TSP制備了加密墨水，通過噴墨打印技術，實現了材料在數據安全方面的應用。普通日光下，不能顯示加密信息；關掉光源后，呈現出加密信息。基于該材料優異的噴墨打印加工性能，他們打印了高精度的世界地圖，展示了該類材料在加密墨水方面的應用潛力。同時，由于這類離子化合物能夠與指紋中的油脂等富羥基結構結合，該團隊將其應用到了指紋識別中，其識別程度極高，指紋中的呼吸孔都能成功識別。
該項研究對理解有機磷光材料分子結構、堆積方式與發光性能的關聯機制具有重要意義，也為純有機室溫磷光材料邁向新應用奠定了基礎。
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