近日,，我校材料與能源學(xué)院生物基材料與能源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省光學(xué)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心劉應(yīng)亮教授團(tuán)隊(duì)在碳點(diǎn)基室溫磷光材料研究中取得重要進(jìn)展,，相關(guān)研究成果以“Carbon Dots in Hydroxy Fluorides: Achieving Multicolor Long-Wavelength Room-Temperature Phosphorescence and Excellent Stability via Crystal Confinement”（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00603）為題發(fā)表在納米領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Nano Letters》上,。材料與能源學(xué)院2020級(jí)碩士研究生梁萍和研究助理鄭義浩（2019屆材料科學(xué)與工程專業(yè)本科畢業(yè)生）為論文共同第一作者,，莊健樂副研究員,、劉應(yīng)亮教授和香港理工大學(xué)黃維揚(yáng)教授為共同通訊作者,。
碳點(diǎn)（CDs）作為一種新興的碳基發(fā)光材料,，在發(fā)光領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣。近年來,，CDs的室溫磷光（RTP）性能備受關(guān)注,。一些現(xiàn)有的策略已被用于制備具有優(yōu)異性能的CDs基RTP材料，包括引入重原子或雜原子以及將CDs嵌入基質(zhì)中,，其中基質(zhì)輔助方法得到了廣泛的應(yīng)用,。當(dāng)CDs被引入到剛性基質(zhì)中時(shí),，CDs的三重態(tài)激子可通過一些限制效應(yīng)（例如氫鍵、共價(jià)鍵,、空間限制等）受到保護(hù)和激活以產(chǎn)生有效的RTP發(fā)射,。然而，要獲得具有優(yōu)異穩(wěn)定性的多色CDs基RTP材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),。根據(jù)以往的報(bào)道,，當(dāng)不同的CDs被分散在硼酸和尿素等一些常見的基質(zhì)中，可以較為容易地實(shí)現(xiàn)多色RTP,。但是,，這些基質(zhì)容易受到水、酸或堿等外界因素的破壞,，進(jìn)而導(dǎo)致碳點(diǎn)的磷光猝滅,。當(dāng)CDs被嵌入無機(jī)剛性基質(zhì)（如沸石、二氧化硅）中,，所得復(fù)合材料具有高效的RTP和良好的穩(wěn)定性,，然而，其磷光顏色以綠色為主,，多色長波長RTP難以實(shí)現(xiàn),。盡管有報(bào)道在CDs@zeolite和CDs@silica體系中實(shí)現(xiàn)了紅色RTP，但它們主要是利用了從CDs到金屬離子或熒光染料的能量傳遞來實(shí)現(xiàn)紅色發(fā)射,。此外,，單組分CDs的光刺激多色RTP已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，但這是由于CDs中多個(gè)發(fā)射中心所產(chǎn)生的激發(fā)依賴性質(zhì)導(dǎo)致的,，它需要不同激發(fā)波長的光源來實(shí)現(xiàn)不同波長的發(fā)射,。因此，開發(fā)一種既能在同一激發(fā)下實(shí)現(xiàn)CDs的多色長波長RTP又能保證材料穩(wěn)定性的通用基質(zhì)具有重要意義,。
基于此,，作者開發(fā)了一種新穎且通用的“CDs-in-YOHF”策略，通過將CDs引入到Y(jié)(OH)xF3-x（YOHF）基質(zhì)中來合成具有明亮的綠色,、黃色和橙色余輝的碳點(diǎn)基室溫磷光材料,。這種類型的無機(jī)材料首次被發(fā)現(xiàn)可作為激活CDs室溫磷光的基質(zhì)。研究表明,，YOHF基質(zhì)對CDs的空間約束以及CDs和YOHF之間的氫鍵和C-F鍵共同產(chǎn)生了多重限制效應(yīng),，極大地抑制了CDs的分子內(nèi)振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，從而有效地穩(wěn)定了CDs的三重態(tài)激子,，促進(jìn)了磷光發(fā)射,。這種效應(yīng)被證實(shí)對大多數(shù)CDs穩(wěn)定三重態(tài)有效進(jìn)而產(chǎn)生RTP發(fā)射，即YOHF基質(zhì)具有很好的普適性,。
此外,，由于YOHF剛性基質(zhì)強(qiáng)大的保護(hù)作用,，所得CDs@YOHF表現(xiàn)出優(yōu)異的光穩(wěn)定性,、熱穩(wěn)定性,、化學(xué)穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，這有利于CDs@YOHF在不同環(huán)境中的長期使用,。鑒于其出色的性能,，團(tuán)隊(duì)初步探索了CDs@YOHF在信息加密、防偽和指紋識(shí)別方面的應(yīng)用,?？傊@些工作為構(gòu)建多色且穩(wěn)定性好的碳點(diǎn)基RTP材料提供了一種有效的設(shè)計(jì)策略,，也促進(jìn)了它們在信息安全和保護(hù)中的應(yīng)用,，特別是在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金,、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金,、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。（文圖/材料與能源學(xué)院 梁萍 鄭義浩）
