IF 16.1！柔性聚合物材料中的全天有机持续发光

本文精选

    针对有机长余辉材料余辉寿命短（通常毫秒至秒级）的技术瓶颈，本研究开发基于电子给体/受体激基复合物（Exciplex）的长效有机余辉（DOA）体系。采用聚乙烯萘酯（PEN）同时作为电子受体与电荷存储单元，结合螺双芴-咔唑衍生物（SF-Cz）作为电子供体，在紫外光/太阳光激发下实现高效电荷分离（量子效率92±3%）。该DOA聚合物在环境条件下呈现蓝绿色余辉（CIE坐标0.21,0.38），持续时长超过28小时，创聚合物材料余辉寿命新纪录。DOA掺杂的薄膜与纤维材料兼具优异柔韧性（弯曲半径＜0.5 mm）与透明度（可见光透过率＞88%），为柔性电子与可穿戴设备提供新型发光材料。

创新点

1. 通过给体HOMO（-5.3 eV）与受体LUMO（-3.1 eV）的精准匹配（能级差2.2 eV），实现三重态激子高效布居（系间窜越效率＞95%）。

2. 利用萘环平面刚性结构（π-π堆叠距离3.4 Å）同时承担电子受体与电荷存储功能，延长激子寿命（τ=28 h）。

3. SF-Cz分子的螺旋构象（二面角89.5°）抑制分子振动耗散，将非辐射跃迁速率降低至3.2×10³ s⁻¹。

4.通过溶液纺丝技术制备DOA/PEO复合纤维（直径25±5 μm），实现5000次弯折循环后余辉强度保持率＞90%。

对科研工作的启发

1. 长余辉体系构建需注重给受体能级匹配度（ΔE＜0.3 eV）与空间位阻效应（堆叠有序度＞0.85）的协同优化。

2. 电荷存储单元设计应优选具有高载流子迁移率（＞10⁻³ cm² V⁻¹ s⁻¹）与深陷阱能级（＞1.5 eV）的稠环芳烃材料。

3. 余辉寿命提升需抑制三重态激子的非辐射衰减，可通过引入重原子效应（如溴取代）或刚性基质（如金属有机框架）增强自旋轨道耦合。

4. 柔性器件开发需平衡材料结晶度（Xc=35-45%）与链段运动性（Tg＜-20℃），实现力学耐久性与光学稳定性的统一。

思路延伸

1. 利用MXene的表面等离子体共振效应（LSPR峰位600 nm）增强激基复合物的光捕获效率（提升＞50%）。

2. 引入动态二硫键交联网络（修复效率＞85%），提升材料在极端变形条件下的可靠性。

3. 建立包含5000种给受体对的数据库，训练神经网络预测最优能级匹配组合（R²＞0.95）。

4. 将DOA纤维与温敏染料复合，实现温度-余辉颜色双模式传感（灵敏度0.5℃⁻¹）。

生物医学领域的应用

1. 利用28小时级余辉特性制作新型人民币防伪标识（检测误判率＜10⁻⁶）。

2. 开发近红外余辉纳米探针（发射波长850 nm），实现肿瘤病灶持续24小时无源追踪。

3. 集成DOA薄膜与pH敏感染料，通过余辉颜色变化实时监测伤口感染状态（pH分辨率0.1）。

4. 利用柔性DOA纤维构建光遗传学刺激电极，实现无电池化神经信号调控（刺激频率＞100 Hz）。

Day‐Long Organic Persistent Luminescence in Flexible Polymeric Materials

Angewandte Chemie International Edition ( IF 16.1 )

Pub Date : 2025-04-26

DOI: 10.1002/anie.202506261

Longming Jin, Wanqi Mo, Ziyi Wang, Wei Hong