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          學術聚焦
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          青島科技大學薛善鋒、楊文君教授團隊在有機室溫磷光研究領域取得新認識和新突破

          作者:高分子學院 審核:張巖 來源:高分子學院 編輯:方璇   點擊: 日期:2021-12-28

          近日,青科大高分子學院薛善鋒教授和楊文君教授團隊在Wiley國際知名期刊《Advanced Science》(中科院JCR一區TOP期刊,影響因子16.806)上發表了題為“Room Temperature Phosphorescent (RTP) Thermoplastic Elastomers with Dual and Variable RTP Emission, Photo-patterning Memory Effect, and Dynamic Deformation RTP Response”的研究論文(Adv. Sci. 2021,doi.org/10.1002/advs.202103402)。高分子學院2019級博士生張躍發和青年教師孫其坤博士為該論文的共同第一作者,薛善鋒教授和楊文君教授為共同通訊作者,青島科技大學為唯一通訊單位。

          無機金屬鹽磷光材料需要價格高昂、資源緊缺和毒性較大的稀土元素,加之其加工條件苛刻,持續和綠色應用受到限制。有機室溫磷光(RTP)材料具有資源豐富、成本低、生物相容性、結構多樣改性靈活和良好的加工性能等優點,是近年來國際熱門研究和開發課題。磷光是一個古老的現象和材料(如夜明珠),而某些價廉易得的咔唑衍生物小分子晶體已被發現具有優良的RTP性質,但它們的強韌性更差,難以加工成任何形狀和尺寸的產品,致使其應用領域嚴重受限。聚合物具有優異的強度和韌性,但通常的聚合物不具備RTP潛質,需要摻雜有機磷光小分子才有可能獲得RTP。然而,目前基本上都是以剛性和極性聚合物作為基體,因為摻雜分子與聚合物之間的氫鍵和離子鍵等特殊相互作用被認為是獲取優良RTP不可缺少的因素。

          目前,國際著名研究團隊已嘗試將咔唑衍生物和剛性極性的聚甲基丙烯酸甲酯進行溶液成膜,但均未獲得值得關注的分子分散態RTP性質,并以此現象解釋所獲得的晶體RTP起源和機理。本團隊基于對咔唑衍生物本征磷光性質的研究和高分子物理和材料加工基礎知識的深入理解,通過溶液成膜和隨后熱塑化及成型手段,首次發現即使結構簡單的咔唑衍生物摻雜到非極性彈性的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)中,也能獲得優良的RTP性質。這一結果刷新了人們現有的認知,并首次揭示非極性彈性體的內聚力也能有效抑制三線態熱失活,從而挑戰了現有RTP機理和強化機制。該項研究還首次實現了動態延遲光色可變的分子態和微晶態雙RTP發射。

          Figure 1.(a) RTP聚合物加工方法;(b)365 nm紫外燈活化5-8 s后的余輝照片.

          圖2動態形變下光激活熱塑性彈性體材料的延遲余輝照片.

          本研究提供了一種檢驗有機摻雜聚合物是否能表現應有的RTP性質的簡便而有效手段,為深入認識有機RTP機制和強化RTP聚合物性能提供了一個普適策略,詮釋了有效的策略不一定復雜,它可能就是現有簡單方法的綜合運用,以此,創新的觀點和成果應運而生。

          本工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省高等學校青創人才引育計劃團隊建設、吉林大學超分子結構與材料國家重點實驗室開放課題等項目的資助。

          文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202103402

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