超长有机室温磷光材料是近十年发展起来的一种激发光源关闭后仍然能发光一段时间的材料。由于超长聚合物基室温磷光材料来源广泛、官能团易修饰、发射波长范围广、斯托克斯位移大等特点，因此超长聚合物室温磷光在多色显示、信息传感、信息加密和解密等领域有着广泛的应用前景。但是，目前大多数有机室温磷光材料的发射不具备动态可调的特性，其磷光的发射带或者余辉时间不会随外界条件的变化而发生改变，从而限制了其在复杂环境条件下的应用，因此开发高亮度长余辉寿命的辐照依赖性室温磷光材料极其重要。

图1. (a-c) 实现聚合物基紫外刺激响应的磷光发射策略；(d) 八种聚合物基掺杂体系在持续辐照45分钟前后的荧光和磷光发射图片

  为了开发具有辐照依赖特性的长寿命室温磷光材料，重庆理工大学杨朝龙教授课题组与南洋理工大学赵彦利教授课题组合作，通过对磷光分子和掺杂体系的优化筛选，并结合抑制磷光体三重态激子的非辐射跃迁策略，开发了4,4,-二羟基二苯砜（SDP）等八种聚合物基室温磷光体系。在紫外光连续辐照一段时间之后，其磷光的发射强度增强，余辉时间大幅度提高。例如，室温条件下，未辐照之前的SDP掺杂薄膜只有非常弱的荧光，几乎没有肉眼可见的余辉，磷光寿命仅为58.03ms。而当紫外辐照45分钟后，其荧光和磷光都有大幅度的增强，其磷光寿命提高到828.81ms，其余辉时间达到8s，其磷光寿命提高了14.3倍，余辉性能展现出明显的辐照依赖特性(图1)。

  研究结果表明，在利用254nm的紫外光源持续辐照之后，其含有大量羟基的聚合物基质PVA中的羟基会在长时间的辐照过程中脱水交联，形成刚性的醚键(C-O-C)。相对于掺杂体系中羟基构成的氢键网络而言，这种新形成的化学键会进一步抑制磷光体的非辐射跃迁，使磷光体在激发后会有性能优异的磷光发射 （图2）。

图2. 掺杂体系在紫外辐照条件下的变化和其辐照依赖性发光机理

  利用这些材料余辉性能的辐照依赖特性，这种对紫外光非常敏感且余辉亮度很高的磷光材料通过无油墨丝网印刷工艺，可以得到一系列高分辨率的印刷图案，与他们之前的工作（Science Advances, 2018,4, eaas9732）相比，印刷的图案清晰度和分辨率有了明显的提高。同时，利用该系列材料在不同辐照时间下展现出不同的磷光发射性能，可广泛应用于信息储存和防伪识别，其加密的防伪信息随着辐照时间的不同其余辉颜色也随之改变，从而实现了更多维度的信息加密 （图3）。

图3. 辐照依赖性的室温磷光材料应用于丝网印刷和信息储存防伪

  以上相关成果以题目为“Ultraviolet irradiation-responsive dynamic ultralong organic phosphorescence in polymeric systems”发表在Nature communications (Nat Commun 12, 2297, 2021)上。论文的第一作者为重庆理工大学材料科学与工程学院硕士研究生张永锋，通讯作者为杨朝龙教授，共同通讯作者为南洋理工大学化学与生物化学系赵彦利教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、重庆市教委、重庆市科技局、新加坡学术研究基金等项目大力支持，感谢赵老师的无私帮助以及审稿人和编辑的辛勤工作！感谢各位同行以及朋辈一直以来对我们的支持和鼓励！  

  原文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-021-22609-y