有机超长室温磷光材料因其长寿命的三重态激子、大斯托克斯位移、丰富的激发态等独特优势，引起了广泛关注。近年来，开发对外部刺激（如，激发波长、紫外光照射、温度、湿度、机械力等）具有响应性的有机超长室温磷光材料已成为一个热点课题。部分有机小分子化合物通过紫外光、热或机械力刺激调控分子排列与分子间相互作用；或将有机染料掺杂到聚合物基质中，利用紫外辐照除氧及光交联策略，实现动态磷光行为。然而，这些刺激响应室温磷光材料的光激活时间和光激活磷光寿命高度依赖于材料的内在属性，通常是恒定不变的，因此，调控光激活磷光寿命和光激活时间仍然是一个巨大的挑战。

  西北工业大学黄维教授与福建师范大学蔡素芝副教授、南京工业大学安众福教授合作，共同提出一种创新策略：通过紫外光照射和自由基耦合多途径耗氧，从而缩短光激活时间并延长光激活磷光寿命。将有机磷配体掺杂至聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乳酸（PLA）或聚醋酸乙烯酯（PVAc）中，所得聚合物薄膜表现出缓慢的光激活过程。光激活时间为30 min，光激活室温磷光寿命达到360 ms。为了缩短光激活时间并延长光激活室温磷光寿命，将有机磷配体溶液先进行光激活预处理，再掺杂到PMMA薄膜中，光激活时间从30 min 缩短至5 s，光激活室温磷光寿命从360 ms延长至621 ms，突破了材料固有属性。鉴于其可逆光激活超长室温磷光特性，该材料已成功应用于信息存储与加密、可编程余辉标签和高级防伪等领域。这项工作突破了材料固有局限性，为调控光激活时间和光激活磷光寿命开辟一条新途径。

  2025年10月15日，该研究成果以“Radical-enhanced photo-activated ultralong organic phosphorescence”为题，发表在国际著名期刊Nature Communications上。

图1 自由基增强光激活室温磷光设计理念

图2 根据图1两种路径制备得到的薄膜对应的光物理性质

图3 光激活室温磷光拓展实验对应的光物理性质

图4 自由基增强光激活室温磷光机理研究

图5 光激活室温磷光薄膜应用探究

  福建师范大学海峡柔性电子（未来科技）学院为该文章第一单位，博士研究生王跃飞为文章的第一作者，蔡素芝副教授为第一通讯作者，西北工业大学黄维教授和南京工业大学安众福教授为共同通讯作者。同时该成果得到中国科学院上海药物所张在永老师、南京工业大学马会利老师、姚肖康博士，以及湖州师范学院杨圣晨老师等老师的帮助。该研究得到国家自然科学基金和福建省自然科学基金的大力支持。

  该工作是团队近期关于室温磷光聚合物的设计及性能调控相关研究的最新进展之一。聚合物材料具有柔性、可旋涂等诸多优势，在柔性电子领域展现出巨大应用潜力。聚合物分子链热运动以及侧基旋转等导致三线态激子非辐射跃迁较强，使得聚合物实现室温磷光成为一个巨大的挑战。针对这个问题，该团队工作提出“离子锁”策略，通过引入离子键锁住侧基发色团，从而抑制发色团三线态激子非辐射跃迁失活，实现超长室温磷光，室温磷光寿命达到2.1 s（Nat. Commun., 2019, 10, 4247）。通过改变侧基发色团的共轭度，实现了室温磷光颜色从蓝色到黄色的调控。此外，离子型聚合物呈现出激发波长依赖磷光和高温磷光发射现象，甚至在170℃下，仍保持超长磷光发射现象。为了克服聚合物的脆性，受高力学强度生物材料（如骨头、木头等）启发，发展了高力学强度室温磷光明胶泡沫，该明胶泡沫室温磷光寿命可达485.8 ms，能够承受4.44 MPa的压缩强度（J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 16256）。此外，提出了“孤立发色团”策略，通过将有机小分子掺杂到聚乙烯醇中，获得长寿命、高效率、可见光激发超长室温磷光聚合物薄膜。该薄膜在室温空气中，寿命可达2.226 s，室温磷光效率达42.6%。令人惊奇地是，掺杂1 wt.%不同客体，可实现蓝色和绿色可见光激发超长室温磷光，激发窗口可达440 nm。此外，该聚合物薄膜在室温条件下，长余辉发光可持续30 min。该研究成果发表在J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 1474上。通过将芳香杂环衍生物掺杂到不同聚合物中，成功实现了高效率和光激活室温磷光（Adv. Mater., 2025, DOI：10.1002/adma.202503550）。室温下绝对磷光效率最高可达66.2%。掺杂1 wt.%芳香杂环衍生物的聚乙烯吡咯烷酮薄膜的磷光寿命从1.2 ms延长至578.6 ms。

  文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64202-7