合肥研究院多色長壽命碳點室溫磷光材料研究獲進展

近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員蔣長龍團隊在多色長壽命室溫磷光發光材料方面取得進展。該團隊設計了一種新方法，制備出能夠發出從藍色到綠色的多色超長室溫磷光的碳化聚合物納米點材料。相關研究成果發表在《先進科學》（Advanced Science）上。

室溫磷光材料是一種能在激發光源關閉后持續發出冷光的特殊材料，在防偽、信息加密、顯示技術和生物成像等領域具有應用前景。在各類室溫磷光材料中，碳點材料因其制備工藝簡單、光穩定性優越、低毒環保而備受關注。然而，傳統碳點材料面臨三重態激子能量易以非輻射形式損耗的問題，這導致長壽命、高亮度的碳點室溫磷光材料難以獲得。同時，由于發光基團的單一性，在同一碳點體系中實現多色磷光發光頗具挑戰。這些問題限制了碳點類室溫磷光材料的應用。

為解決上述問題，該團隊設計了基于鄰苯二胺和聚丙烯酸水熱法合成的碳化聚合物納米點，通過熱處理的方法將碳點嵌入剛性固定基質氧化硼（B₂O₃）中，獲得了具有藍色到綠色發光的超長RTP碳點復合材料（oP-CDs@ B₂O₃）。鄰苯二胺的引入通過摻雜氮原子，為碳點提供了豐富的多色發光中心，而聚丙烯酸的長鏈結構則有效固定了碳點內部的發光色團，從而降低了三重態激子的非輻射損耗。此外，外部的剛性基質氧化硼通過其剛性特質以及與碳點間的強相互作用，進一步減少了碳點的能量損耗。得益于這種獨特的聚合物結構和剛性基質的協同作用，oP-CDs@ B₂O₃展現出達49秒的可視磷光余輝，磷光量子產率達19.5%，且具備抗光漂白性，在信息加密和防偽方面具有應用潛力。?

研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省重點研發計劃、安徽省自然科學基金的支持。

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