長持續發光/長余輝（Long persistent luminescence, LPL）這一激發停止后仍能長時間發光的特性，在照明、傳感、生物醫學等領域備受青睞。一直以來，無機LPL材料雖以“天級”發光時長主導市場，卻受限于800-1400°C的高溫制備條件和有限的生物相容性。有機LPL材料雖克服了這些短板，且近幾年借助小分子主客體復合體系實現了小時級LPL，但大多脆性較強，缺乏纖維、薄膜等應用所需的韌性，因此，讓商用聚合物實現數小時乃至數天的LPL性能便成了一大難題。
近期，天津大學陳宇/肖殷教授團隊在該領域取得重大突破！他們首次將具有缺電子結構的萘二酰亞胺衍生物作為客體分子，通過簡單的物理摻雜方式引入多種商用聚合物體系，成功使多品類聚合物基質的LPL性能實現小時級突破性提升。這一策略普適性顯著：不僅在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等傳統商用聚合物中表現出色，還拓展至聚左旋聚乳酸（PLLA）等生物可降解聚合物體系（圖1，2）。
更有趣的是，團隊將PMMA與聚碳酸酯（PC）基質復合后，LPL時間直接躍升至天級，室溫下肉眼可見的LPL發光時長可達到一周以上（圖1，2）！他們還深入研究了紫外輻射功率、激活時間、環境溫度、染料摻雜量對LPL時間的影響，詳細探究了LPL發射機制中電荷的分離與復合過程，提出了新型階梯型聚合物空穴陷阱機制，即在PMMA基質（淺陷阱）中引入PC基質（深陷阱）。基于該策略設計的其他萘酰亞胺分子，也均大幅提升了LPL時間（圖6）。
這些材料還有不少“加分項”：可被太陽光激活（圖2），經紫外光或太陽光激發后，具有可逆光致變色及可調LPL顏色的特性，且在極端條件下性能穩定，這大大拓寬了應用范圍（圖7）。
圖1. 無機/有機LPL發光機制及LPL圖片
圖2. 材料制備過程及LPL性能
圖3. 影響LPL的因素
圖4.LPL發射過程研究
圖5. LPL熱釋放過程研究及LPL發射機理
圖6. 其他萘酰亞胺分子的LPL性能及LPL顏色的調制
圖7. LPL材料的多重應用
該研究以“Day-Level Long Persistent Luminescence in Purely Organic Polymers via Cascade Hole Trap Mechanism”為題發表于《Materials Today》。文章第一作者為天津大學理學院博士生陳偉光博士，碩士生陳志堅和王巖博士，通訊作者為天津大學理學院陳宇教授與天津大學化工學院肖殷教授。此項研究得到了國家自然科學基金委的支持，相關成果已于2024年4月獲授權發明專利（CN202410502193.4），并于2024年5月預先發表在ChemRxiv預印本平臺。此外，該團隊近期持續致力于周級LPL材料的設計，使肉眼可見的LPL時間長達數周級別，相信在不久的將來，此類材料有望媲美無機LPL材料。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.07.005
https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/66421e67418a5379b0262d43
