長(zhǎng)持續(xù)發(fā)光/長(zhǎng)余輝（Long persistent luminescence, LPL）這一激發(fā)停止后仍能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光的特性，在照明、傳感、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域備受青睞。一直以來(lái)，無(wú)機(jī)LPL材料雖以“天級(jí)”發(fā)光時(shí)長(zhǎng)主導(dǎo)市場(chǎng)，卻受限于800-1400°C的高溫制備條件和有限的生物相容性。有機(jī)LPL材料雖克服了這些短板，且近幾年借助小分子主客體復(fù)合體系實(shí)現(xiàn)了小時(shí)級(jí)LPL，但大多脆性較強(qiáng)，缺乏纖維、薄膜等應(yīng)用所需的韌性，因此，讓商用聚合物實(shí)現(xiàn)數(shù)小時(shí)乃至數(shù)天的LPL性能便成了一大難題。
近期，天津大學(xué)陳宇/肖殷教授團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得重大突破！他們首次將具有缺電子結(jié)構(gòu)的萘二酰亞胺衍生物作為客體分子，通過簡(jiǎn)單的物理?yè)诫s方式引入多種商用聚合物體系，成功使多品類聚合物基質(zhì)的LPL性能實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)突破性提升。這一策略普適性顯著：不僅在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等傳統(tǒng)商用聚合物中表現(xiàn)出色，還拓展至聚左旋聚乳酸（PLLA）等生物可降解聚合物體系（圖1，2）。
更有趣的是，團(tuán)隊(duì)將PMMA與聚碳酸酯（PC）基質(zhì)復(fù)合后，LPL時(shí)間直接躍升至天級(jí)，室溫下肉眼可見的LPL發(fā)光時(shí)長(zhǎng)可達(dá)到一周以上（圖1，2）！他們還深入研究了紫外輻射功率、激活時(shí)間、環(huán)境溫度、染料摻雜量對(duì)LPL時(shí)間的影響，詳細(xì)探究了LPL發(fā)射機(jī)制中電荷的分離與復(fù)合過程，提出了新型階梯型聚合物空穴陷阱機(jī)制，即在PMMA基質(zhì)（淺陷阱）中引入PC基質(zhì)（深陷阱）。基于該策略設(shè)計(jì)的其他萘酰亞胺分子，也均大幅提升了LPL時(shí)間（圖6）。
這些材料還有不少“加分項(xiàng)”：可被太陽(yáng)光激活（圖2），經(jīng)紫外光或太陽(yáng)光激發(fā)后，具有可逆光致變色及可調(diào)LPL顏色的特性，且在極端條件下性能穩(wěn)定，這大大拓寬了應(yīng)用范圍（圖7）。
圖1. 無(wú)機(jī)/有機(jī)LPL發(fā)光機(jī)制及LPL圖片
圖2. 材料制備過程及LPL性能
圖3. 影響LPL的因素
圖4.LPL發(fā)射過程研究
圖5. LPL熱釋放過程研究及LPL發(fā)射機(jī)理
圖6. 其他萘酰亞胺分子的LPL性能及LPL顏色的調(diào)制
圖7. LPL材料的多重應(yīng)用
該研究以“Day-Level Long Persistent Luminescence in Purely Organic Polymers via Cascade Hole Trap Mechanism”為題發(fā)表于《Materials Today》。文章第一作者為天津大學(xué)理學(xué)院博士生陳偉光博士，碩士生陳志堅(jiān)和王巖博士，通訊作者為天津大學(xué)理學(xué)院陳宇教授與天津大學(xué)化工學(xué)院肖殷教授。此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持，相關(guān)成果已于2024年4月獲授權(quán)發(fā)明專利（CN202410502193.4），并于2024年5月預(yù)先發(fā)表在ChemRxiv預(yù)印本平臺(tái)。此外，該團(tuán)隊(duì)近期持續(xù)致力于周級(jí)LPL材料的設(shè)計(jì)，使肉眼可見的LPL時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)周級(jí)別，相信在不久的將來(lái)，此類材料有望媲美無(wú)機(jī)LPL材料。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.07.005
https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/66421e67418a5379b0262d43
