近年來，熱致延遲熒光（TADF）材料因其在光電器件、光學傳感、防偽等方面廣闊的應用前景而成為研究的一大熱點。但目前報道的TADF材料主要為有機材料和有機金屬絡合物，其延遲熒光壽命通常處于微秒到若干毫秒的范圍。同時，由于三重激發態容易被氧氣淬滅，TADF材料的發光性通常對氧氣十分敏感。因此，開發新型空氣條件下具有超長延遲熒光壽命的TADF材料對豐富TADF材料的種類、拓寬材料應用領域具有重要意義。
吉林大學于吉紅院士（點擊查看介紹）課題組長期致力于分子篩多孔功能材料的合成與制備的研究。該課題組提出了“量子點于分子篩中（dots-in-zeolites）”的合成策略，通過水熱/溶劑熱合成方法，將碳點原位限域在分子篩基質中，成功開發出一類全新的具有超長延遲熒光壽命的TADF材料（圖1）。
圖1. 碳點@分子篩復合材料的溶劑熱合成過程示意圖。圖片來源：Sci. Adv.
應用該方法制備的碳點@分子篩復合材料在室溫空氣條件下即可展現出高達52.14%的熒光量子效率和長達350 ms的延遲熒光壽命。分子篩的納米空間限域作用對這種獨特的TADF發光現象起到關鍵作用，它可以有效地限制碳點表面官能基團的振轉，穩定三重激發態；材料較小的單重態-三重態能級差（ΔEST）使電子在室溫下即可實現從三重激發態到單重激發態的反系間竄躍，從而導致TADF發光現象。此外，分子篩基質可以有效阻隔空氣中的氧氣，避免三重激發態遇分子氧發生淬滅，使得材料的延遲熒光現象在空氣環境下得以展現。文章還展示了材料在防偽方面的應用（圖2）。“量子點于分子篩中”的合成理念對設計研發具有獨特性能的TADF材料提供了一種全新的思路，該合成策略還可應用于其他類型的納米熒光材料和主體基質材料中，為其在先進光電器件、生物成像等領域的應用開辟了新視角。
圖2. (A) 碳點@分子篩復合材料的TADF發光機制示意圖；(B) 碳點@分子篩復合材料的防偽應用示例。圖片來源：Sci. Adv.
該研究成果發表于Science Advances 上，吉林大學在讀博士研究生劉健聰為第一作者，李激揚教授為共同通訊作者。該論文一經發表，引起了國內外同行的高度關注。美國化學會（ACS）旗下C&EN以“A new record for delayed fluorescence ” 為題進行了報道[1]。英國皇家物理學會（IOP）旗下網站NanotechWeb的報道題目為“Carbon dots@zeolites glow for longer ”[2]，除了強調超長延遲熒光壽命之外，還稱贊該文提出的“量子點于分子篩中”策略相當簡便且通用，所制備的TADF材料能用于多種實際應用。
該項研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目和“111”計劃的支持。
該論文作者為：Jiancong Liu, Ning Wang, Yue Yu, Yan Yan, Hongyue Zhang, Jiyang Li and Jihong Yu
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