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李振教授課題組 Angew：具有多刺激響應性能的純聚合物室溫磷光材料

2023-08-21 來源：高分子科技

刺激響應性室溫磷光(RTP)材料由于其獨特的光電特性和對光、pH、機械力或溫度的不同響應性能備受關注。然而，大多數報道的材料主要為需要苛刻生長條件的單晶，或摻雜聚合物體系。相對而言，多刺激響應性的非摻雜聚合物RTP材料鮮見報道，主要原因在于合成困難、對不同刺激的可控性差等。

圖1 多刺激響應共聚物體系設計示意圖

近期，李振教授團隊在前期有機小分子RTP材料系統研究的基礎上，經過精心設計，在同一分子鏈上引入萘和螺吡喃分別作為能量給體和受體，通過自身內部三線態到單線態的F?rster能量轉移(FRET)，制備了一類非摻雜聚合物RTP材料，余暉壽命可達0.9秒。而且，該類共聚物中，螺吡喃的三種存在形式(SP、MC和MCH⁺)之間的轉換也分別通過光刺激或調節pH值得以實現，共聚物的余暉顏色呈現出從綠色到橙色的動態可逆轉變。該多刺激響應性聚合物已成功應用于可編程防偽文件和識別信息加密，以提高信息存儲的安全性。該工作以“Multi-stimulus Room Temperature Phosphorescent Polymers Sensitive to Light and Acid cyclically with Energy Transfer”為題發表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

圖2 a) 310 nm紫外照射300 s過程中P5的時間依賴性磷光光譜；b) 可見光照射300 s過程中P5的時間依賴性磷光光譜；c) 紫外和可見光照射過程中I₆₄₅/I₅₂₀的變化趨勢；d) P5初始態、MC態、SP態RTP發射照片；e) 紫外和可見光交替照射過程中I₆₄₅/I₅₂₀的可逆變化趨勢。

研究者首先探索了發色團的微觀環境和分子間相互作用的影響，選定了聚丙烯酰胺作為聚合物骨架，制備了一系列螺吡喃含量不同的RTP共聚物。在這些聚合物體系中，基于自身的能量轉移，不僅可以獲得長余暉壽命發射，而且基于螺吡喃所特有的刺激敏感性，聚合物本身還實現了光學性能的光刺激(圖2)和酸堿刺激(圖3)響應特性。

圖3。a) pH=1和pH=9時P5水溶液的紫外可見吸收光譜；b) P5水溶液紫外吸收強度的酸堿刺激循環性；c) P5酸堿熏蒸后的磷光發射光譜；d) P5初始狀態和酸堿熏蒸后的照片；e) P5酸堿循環熏蒸的余輝照片

圖4 多刺激響應性RTP共聚物體系的應用

基于多刺激響應聚合物體系余輝顏色可調的特點，研究者成功實現了不同的多重防偽平臺，可以在油墨、標簽及信息存儲等方面加以應用。該論文第一作者是天津大學分子聚集態科學研究院博士生楊玉琦，共同通訊作者為楊琨博士、唐本忠院士和李振教授。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202308848

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（責任編輯：xu）

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