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青岛科技大学薛善锋、杨文君教授团队在有机室温磷光研究领域取得新认识和新突破

作者:高分子学院 审核:张岩 来源:高分子学院 编辑:方璇   点击: 日期:2021-12-28

近日,青科大高分子学院薛善锋教授和杨文君教授团队在Wiley国际知名期刊《Advanced Science》(中科院JCR一区TOP期刊,影响因子16.806)上发表了题为“Room Temperature Phosphorescent (RTP) Thermoplastic Elastomers with Dual and Variable RTP Emission, Photo-patterning Memory Effect, and Dynamic Deformation RTP Response”的研究论文(Adv. Sci. 2021,doi.org/10.1002/advs.202103402)。高分子学院2019级博士生张跃发和青年教师孙其坤博士为该论文的共同第一作者,薛善锋教授和杨文君教授为共同通讯作者,青岛科技大学为唯一通讯单位。

无机金属盐磷光材料需要价格高昂、资源紧缺和毒性较大的稀土元素,加之其加工条件苛刻,持续和绿色应用受到限制。有机室温磷光(RTP)材料具有资源丰富、成本低、生物相容性、结构多样改性灵活和良好的加工性能等优点,是近年来国际热门研究和开发课题。磷光是一个古老的现象和材料(如夜明珠),而某些价廉易得的咔唑衍生物小分子晶体已被发现具有优良的RTP性质,但它们的强韧性更差,难以加工成任何形状和尺寸的产品,致使其应用领域严重受限。聚合物具有优异的强度和韧性,但通常的聚合物不具备RTP潜质,需要掺杂有机磷光小分子才有可能获得RTP。然而,目前基本上都是以刚性和极性聚合物作为基体,因为掺杂分子与聚合物之间的氢键和离子键等特殊相互作用被认为是获取优良RTP不可缺少的因素。

目前,国际著名研究团队已尝试将咔唑衍生物和刚性极性的聚甲基丙烯酸甲酯进行溶液成膜,但均未获得值得关注的分子分散态RTP性质,并以此现象解释所获得的晶体RTP起源和机理。本团队基于对咔唑衍生物本征磷光性质的研究和高分子物理和材料加工基础知识的深入理解,通过溶液成膜和随后热塑化及成型手段,首次发现即使结构简单的咔唑衍生物掺杂到非极性弹性的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)中,也能获得优良的RTP性质。这一结果刷新了人们现有的认知,并首次揭示非极性弹性体的内聚力也能有效抑制三线态热失活,从而挑战了现有RTP机理和强化机制。该项研究还首次实现了动态延迟光色可变的分子态和微晶态双RTP发射。

Figure 1.(a) RTP聚合物加工方法;(b)365 nm紫外灯活化5-8 s后的余辉照片.

图2动态形变下光激活热塑性弹性体材料的延迟余辉照片.

本研究提供了一种检验有机掺杂聚合物是否能表现应有的RTP性质的简便而有效手段,为深入认识有机RTP机制和强化RTP聚合物性能提供了一个普适策略,诠释了有效的策略不一定复杂,它可能就是现有简单方法的综合运用,以此,创新的观点和成果应运而生。

本工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题等项目的资助。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202103402

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