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南郵黃維院士團隊陶冶教授和陳潤鋒教授課題組 JACS：單組份刺激響應聚合物長余輝
2023-03-12  來源：高分子科技

  刺激響應性有機長余輝材料，由于其自身結構和功能在外部環(huán)境的刺激作用下可以動態(tài)地轉變或調節(jié)，從而實現對外部環(huán)境做出恰如其分的響應，展現出動態(tài)可調的光電性質，使其在邏輯運算與數據存儲、光編碼與分子開關、防偽紙與安全墨水等領域受到了廣泛的研究關注。然而，目前刺激響應性有機長余輝通常只能在小分子晶體和和主客體摻雜的多組分體系中實現，如何構建具有刺激響應特性的單一組份聚合物長余輝材料仍然是一個難題。


圖1：自摻雜策略構建單一組份刺激響應聚合物的示意圖


  近日，南郵黃維院士團隊陳潤鋒教授和陶冶教授課題組在刺激響應聚合物長余輝研究領域取得新進展。他們提出了一種簡單而有效的自摻雜策略（圖1）：通過利用客體敏化和熱處理基質鋼化實現三線態(tài)激子的高效產生和穩(wěn)定，在連續(xù)的紫外光照射下，聚合物內部的氧氣被消耗（圖2），進一步抑制了氧氣引起的三線態(tài)激子湮滅，從而成功地構建了一系列單一組份的光活化聚合物長余輝材料。通過將主體乙烯基吡啶與具有較高系間竄越速率的客體分子進行自由基共聚制備此類光活化長余輝聚合物。共聚物中的聚乙烯基吡啶不僅可以作為主體敏化客體的三線態(tài)激子，而且在熱處理后由于聚合物鋼化作用可以有效地實現三線態(tài)激子的穩(wěn)定，從而獲得性能較為優(yōu)異的單組份刺激響應聚合物長余輝。在連續(xù)的紫外光照射下，余輝發(fā)光壽命從原來的0.34提升到了867.4 ms，發(fā)光強度提升了~5.9倍（圖2）。 


圖2：聚合物薄膜的光活化和失活特性以及機理示意圖


  由于此類材料獨特的光活化特性，作者探索了其在無油墨光打印，脈寬指示器以及“激發(fā)時間”依賴的莫爾斯碼等領域的應用（圖3）。 


圖3：光活化長余輝聚合物的潛在應用


  相關研究結果以“Achieving Stimuli-Responsive Amorphous Organic Afterglow in Single-Component Copolymer through Self-Doping”為題，發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》(DOI：10.1021/jacs.2c13632)上。論文的第一作者為南京郵電大學信息材料與納米技術研究院李歡歡副教授及碩士生薛旭東和曹楊同學，共同通訊作者為南京郵電大學信息材料與納米技術研究院陶冶教授、陳潤鋒教授和黃維院士。該項研究成果同時得到了國家自然科學基金、江蘇省特聘教授計劃、江蘇省自然科學基金項目以及南京郵電大學“華禮人才計劃”等基金項目的支持。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c13632

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（責任編輯：xu）
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