林恒伟教授光功能材料实验室发表多篇长余辉发光材料领域的最新成果

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有机长余辉发射波长可调、易于制备与加工及生物毒性低等优点，是发展低成本、环境友好型长余辉材料的理想选择。然而，有机材料的余辉发射通常来源于其激发三重态，表现为室温磷光或延迟荧光，其余辉强度呈指数衰减，余辉持续时间仅限于数十秒内，与传统无机长余辉材料相差甚远。如何在有机材料中获得具有超长寿命的发射态成为获得有机长余辉的关键。2017年，日本科学家率先实现了有机电子供体-受体混合物在弱光条件下的长余辉发射，并随即开发出一系列发射波长、量子效率和余辉寿命可调的有机长余辉材料。然而，这些材料的余辉发射均需在惰性气氛的保护或经过严密封装后实现，其根本原因是电荷迁移态和电荷分离态极易被氧气或水汽猝灭，不宜于实际应用。因此，开发在室温、大气环境甚至是水分散环境中仍具有稳定的长余辉性能有机材料具有非常重要的科学意义。
       江南大学林恒伟教授研究团队将碳点原位复合至三聚氰酸基质中实现了基于碳点的有机复合体的长余辉发射，其余辉强度呈幂函数衰减。研究证实：碳点均匀分散于三聚氰酸基质中，并与基质经共价键结合，形成了激态络合物和电荷分离态。该余辉在大气环境中的持续时间可超过1小时，远超其它碳点材料的余辉持续极限（约40 s）。更重要的是，即使在水分散溶液中，所报道的碳点基有机复合体仍保持稳定的余辉发射性能，持续时间可达数十分钟。

无机长余辉材料载流子在缺陷态的填充、释放和再捕获过程示意图

碳点基有机长余辉复合体的(a)应急显示和(b)多色夜明珠应用演示图

        不同于有机长余辉体系，无机长余辉发光材料是利用能量陷阱对入射光子的捕获和缓慢再释放而产生持续发光的光学功能材料，根据材料中陷阱分布和陷阱深度不同，其余辉时间从数秒至数小时不等。基于这种独特的发光性能，室温长余辉发光材料已被广泛应用于夜间应急指示照明及交流LED器件中，并成为生物荧光标记和光学信息存储领域的研究热点。与室温长余辉发光材料相比，深陷阱长余辉材料在室温下载流子的释放速度极慢。由于具有在室温下存储信息，在高温下释放信息的特性，深陷阱长余辉材料是一类理想的光学信息存储介质。并且信息读取时的光子发射包含特定的光谱特征，有望研发出多信息维度的光学信息存储系统。
       近日，我院林恒伟教授研究团队利用Si取代的Sr2SnO4:Sm3+橙红色长余辉发光材料对于光子的吸收存储和选择性再释放的特性，成功在含有深缺陷态结构的长余辉材料中实现光学信息的可再写与反复读取性。此外，研究团队通过外场光激励的方式，实现过渡金属Mn2+激活的绿色长余辉材料中载流子的双向重排分布特性，该发现           对无机长余辉材料缺陷态中载流子的传递过程以及研发新一代多维光学信息存储系统具有重要意义。相应成果信息：
       1. Jiang et al., Enabling Robust and Hour-level Organic Long Persistent Luminescence from Carbon Dots by Covalent Fixation. Light: Science & Applications2022, 11(80).论文地址：https://doi.org/10.1038/s41377-022-00767-y
       2. Du et al., Modulating Trap Distribution of Persistent Phosphors upon Simple Microwave-Assisted Solid-State Reactions, Chemical Engineering Journal2022, 431(4): 133706.论文地址：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133706
       3. Du et al., Deep-level Trap Formation in Si-Substituted Sr2SnO4:Sm3+for Rewritable Optical Information Storage, Materials Today Chemistry2022, 24,100906.论文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.100906
         文章来源：江南大学
         林恒伟，博士，江南大学化学与材料工程学院教授，博士生导师，中科院“百人计划”入选者，主要从事新型发光材料制备与应用及食品安全、疾病诊断相关的研究工作。以第一作者或通讯作者在先进材料(Advanced Materials)、德国应用化学（Angewandte Chemie）、美国化学会志（Journal of the American Chemical Society）等期刊发表SCI论文50余篇（其中SCI高被引论文7篇），被引用3400余次。申请国家发明专利20项。