近日，黄维院士、安众福教授课题组报道了一种多晶型依赖的动态超长有机磷光材料，揭示了晶体中分子堆积形态与动态超长有机磷光的内在关系，并实现了其在智能化电子领域中的应用。相关成果以“Polymorphism-Dependent Dynamic Ultralong Organic Phosphorescence”为题发表于Research上（Research, 2020, 8183450, DOI: 10.34133/2020/8183450）。

  刺激响应材料，又称智能材料，是指其物理性质随外界刺激（如光、热、力等）而变的一类材料，被广泛应用于数据加密、信息存储、生物传感等领域。最近，光活化的动态超长有机磷光材料——磷光性质随光照时间而变——逐渐进入人们视野，这为开发新型刺激响应材料开辟了新的方向。然而，这一新型材料的内在发光机理仍不明确，严重阻碍了新型智能材料的开发。

  迄今为止，仅在晶体条件下观测到有机材料的光活化动态超长磷光现象，也就是说，这一现象与晶体中的分子堆积息息相关。因此，迫切需要构建多晶型的有机材料，研究其动态超长磷光性质在不同光活化时间下的差异，揭示分子堆积与动态超长有机磷光的内在关系，指导新型动态超长有机磷光材料的开发。

  近日，西北工业大学黄维院士、安众福教授带领团队设计了一种高度扭曲的分子PyCz，通过简单的溶剂挥发法，得到了该分子的块状PyCz-B和针状PyCz-N两类晶体。紫外灯照射后，这两种晶体均具有光激活的动态磷光现象。不同的是，光照3秒后，便可明显的观测到PyCz-B的超长余辉现象，而PyCz-N却需要6分钟的光激活（图1）。

图1  PyCz的两种晶体展现出不同的光激活速度

  两种晶体的光物理性质研究表明，随光照时间增长，磷光强度逐渐增强，磷光寿命显著延长。更为重要的是，PyCz-B晶体的光激活速度和失活速度要明显快于PyCz-N（图2），这为揭示分子排布与动态超长磷光现象的内在关系提供了重要依据。

图2  PyCz两种晶体的动态光物理性质

  进一步晶体分析显示，光激活后晶体中分子排布变得更加紧密，这将大大限制分子运动，抑制非辐射跃迁过程，从而使得磷光寿命延长。此外，PyCz-N晶体中分子间的相互作用远强于PyCz-B晶体，紧密的堆积使得分子不易发生运动，从而导致其较慢的动态光活化/失活速度。理论计算表明PyCz-N激活前后的能量差更大（图3），进一步证实了上述推论。

图3  多晶型光激活动态磷光的机理研究

  最后，利用PyCz光激活动态磷光的刺激响应性质，将该材料成功应用于逻辑门以及数据存储中（图4）。

图4  光激活动态磷光材料在逻辑门和数据存储中的应用

  基于同一分子多晶型的光激活动态磷光的研究，不仅能够清晰的揭示分子排布与光激活动态磷光性能的关联机制，为具有磷光性质的有机智能材料的设计奠定理论基础，而且能够拓展该类材料的应用领域。同时，这为开发新型智能材料提供了机遇。

  论文链接：https://spj.sciencemag.org/research/2020/8183450/