近日，西北工業大學柔性電子研究院（IFE）、柔性電子材料與器件工業和信息化部重點實驗室黃維院士、安眾福教授帶領團隊與新加坡南洋理工大學趙彥利教授合作，在有機長余輝研究領域再次取得重大突破性進展。實現了長壽命、高效率以及顏色可調的聚合物長余輝發光，并展現了該類材料在多級信息防偽、加密等領域應用潛力，相關成果于2月18日發表在國際頂尖學術刊物——Nature Communications（《自然·通訊》）上。
長余輝發光材料是一種在撤去激發光源后仍能持續發光的特種蓄光型材料，俗稱“夜明珠”。自1866年人類首次合成無機長余輝發光材料，該類材料在交通運輸、國防軍事、消防安全、醫療診斷以及日常生活等眾多領域得到了廣泛應用。但是，該類無機材料的合成條件苛刻，原料來源稀缺，且對其光電性能的調控具有局限性，嚴重制約了其在日常生活以及工業化生產方面的應用。與無機長余輝材料相比，有機長余輝材料具有較好的生物相容性、導電性，加之成本低廉、結構易修飾等優點，近年來受到了廣泛關注。隨著柔性電子的發展，短短幾年時間，發光效率高、多色以及智能有機長余輝材料得到了飛速的發展，尤其是顏色可調的長余輝發光材料，由于材料特殊的發光特性使其在有機電子、生物電子等諸多前沿領域中得到了廣泛的應用。然而，目前具有顏色可調發光特性的材料大多集中于小分子晶體體系，主要通過精細的調控分子結構以及分子在晶體中的特殊堆積等策略來實現余輝發光顏色可調。該策略不僅操作難度大，而且在重復性、材料柔性以及大面積制備等方面仍然存在諸多問題，將在很大程度上制約該材料的實際應用。聚合物材料具有柔性、質輕、可旋涂、可拉伸等諸多優勢，在柔性電子領域展現出巨大應用潛力。然而，如何通過簡單方法制備柔性、重復性好以及在單一材料中就能實現顏色可調的長余輝發光材料成為該領域面臨的重大研究挑戰之一。
針對這一科學難題，該研究通過巧妙的分子設計，在聚合物中利用共價鍵的方式引入多種發射單元，協同聚合物在微結構下提供的剛性環境，獲得了一系列顏色可調的聚合物長余輝發光新材料。在聚合物薄膜狀態下，該類材料隨著激發光波長從254到370 nm逐漸改變，材料的長余輝發光顏色逐漸由藍色變為黃色，呈現出依賴激發波長的長余輝發光性質。同時，實驗數據顯示該類材料最長的余輝發光壽命為1.2秒，最大余輝發光效率為37.5%。鑒于這類新材料的柔性、水溶性、余輝顏色可調等特性，該類聚合物發光材料被制備成加密墨水，并展示了其在信息加密與防偽領域的應用潛力。該項研究不僅為設計、合成新型發光顏色可調的聚合物長余輝材料提供了新思路，而且為長余輝聚合物材料在多級信息加密、多色顯示和生物光電子等領域應用提供了指導。
作為國際上有機長余輝發光的開拓者，黃維院士團隊一直致力于對有機長余輝發光新材料的開發、新機理的研究以及新應用的探索，繼在單一組分有機發光材料中實現長余輝發光（Nature Materials，《自然·材料》）、進而首次實現單一有機小分子晶體材料的多彩長余輝發光（Nature Photonics，《自然·光子學》）以來，此項研究成果再次實現了柔性聚合物多彩長余輝發光領域的重大突破。相關研究工作以“Color-tunable ultralong organic room temperature phosphorescence from a multicomponent copolymer”為題于Nature Communications（《自然·通訊》）在線發表。
