导语：
近些年，超长有机室温磷光（UORTP）材料凭借较低的成本，持久的发光寿命以及大的斯托克斯位移等优点引起人们的广泛关注，在信息存储、防伪、生物成像和传感等领域有着广泛的应用前景。近日，十大正规买球的app排行榜许辉教授领导的膦基光电功能材料团队在该领域取得了重要进展，相关研究成果发表在Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-024-47888-z）。
前沿科研成果：利用膦基团诱导了延迟室温磷光发射
目前报道的UORTP材料的余晖发射变化均是单向性的，即在移除激发源后材料的发光强度逐渐降低。这种单方向的余晖变化归因于激发态之间快速的能量转移过程，由于能量转移所需时间小于人眼的识别极限，因此人眼不能详细捕获整个跃迁过程，导致了余晖单方向的强度降低，这种UORTP可以被定义为“瞬时”室温磷光（IRTP）。在某些特定的情况，这种简单余晖变化模式的IRTP可以发挥的作用是有限的。面对当今日益丰富的需求，开发出更多复杂变化的UORTP材料则变得刻不容缓。
在此背景下，该课题组从改变材料激发态特性，优化跃迁顺序角度来调整UORTP过程，实现了具有复杂余晖变化的“延迟”室温磷光（DRTP）。该课题组将膦基团引入到具有IRTP性质的母体DCzSBr上，设计合成了两个具有DRTP性质的溴代苯基咔唑-膦衍生物DCzSBrSP和DCzSBrSPO。与具有IRTP性质的DCzSBr明显不同，在移除激发源后，DCzSBrSP和DCzSBrSPO的余晖强度在最初的几十毫秒先变强随后逐渐变弱，变现出复杂余晖变化的DRTP。而DCzSBr则表现出与普通IRTP分子一样的由亮到暗的余晖发射规律。通过对比时间分辨发射光谱等测试，该课题组提出如下机理：1.对于IRTP分子DCzSBr，在光源激发后，分子从第一单线态激发态（S1）通过系间窜越跃迁至第一三线态激发态（T1），随后激发态能量被稳定的Tn*态所捕获发射余晖。相同的3(π, π*)特性导致了T1和Tn*之间微秒级的快速跃迁，如此快的跃迁不能被人肉眼所识别，因此表现为IRTP发射（图1a，左图）。2.对于DRTP分子DCzSBrSP和DCzSBrSPO，在光源激发后，分子从第一单线态激发态（S1）通过系间窜越跃迁至第一三线态激发态（T1），其中少部分的T1态在几十微秒内跃迁至Tn*态，发出可以忽略的瞬时室温磷光。更重要的，绝大多数的T1态跃迁至膦基团的TM态，该TM态是处在单分子磷光和室温磷光之间额外的具有3(n, π*)特性的激发态。最后，由于TM态和Tn*态之间不同的三线态特性，导致了Tn*态的激子堆积推迟了几十毫秒，如此长的能量转移过程可以被我们的肉眼所识别，因此表现为DRTP发射（图1a，右图）。DCzSBrSP的DRTP发射不仅实现了非单向的复杂余晖变化，还使DCzSBrSP的余晖发射寿命相较于不含膦基团的DCzDBr提高了近十倍。
图1 DRTP和IRTP机理对比
另外，该课题组利用DCzSBrSP独特的DRTP性质，通过与不同发光寿命的IRTP分子和热激发延迟荧光（TADF）分子结合，实现了深层的防伪（图2a）和非线性时间编码安全应用（图2b）。很明显，基于DRTP材料制备的应用，其功能性是IRTP材料所无法匹及的。
图2 基于DRTP材料的深层应用
总的来说，该工作证明了膦基团介导延迟室温磷光发射的有效性。这项工作不仅为包含π-π和p-π片段的延迟室温磷光体系提供了精确调控激发态跃迁过程的基础，而且为生物成像、无源可编程显示、多重防伪等多时间分辨率光学应用提供了一个灵活而独特的平台。
该研究成果近期发表在国际权威期刊Nature Communications上，文章第一作者是十大正规买球的app排行榜硕士研究生路广，通讯作者为十大正规买球的app排行榜许辉教授。
许辉，十大正规买球的app排行榜教授、博导。买球的app排行榜前十名推荐院长、功能无机材料化学教育部重点实验室常务副主任。国家杰出青年基金获得者、百千万人才工程国家级人选、国家有突出贡献中青年专家、国家高层次青年人才、教育部新世纪优秀人才、龙江学者特聘教授、黑龙江省杰出青年基金获得者、省政府特殊津贴专家。主要从事磷基光电功能材料相关的研究。在Nature Photonics、Science Advances、Chem、Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie、Advanced Materials等期刊上发表论文150余篇。授权的国家发明专利50余项，已转让2项。主持国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目、面上项目等国家和省部级20余项。获黑龙江省科学技术奖自然科学类一等奖、2021年中国光学十大进展提名奖等。
许辉课题组网站：http://xugroup.hlju.edu.cn
