最近,东南大学电子科学与工程学院的徐淑宏和王春雷老师团队,在《SCIENCE CHINA Chemistry》期刊上以东南大学为唯一完成单位,发表了题为“Carbon Dots@Homogenous Matrix Composite with Room-Temperature Phosphorescence via Controllable-Carbonization Technology”的研究成果。
室温磷光材料在信息安全、光电器件和生物成像等领域具有重要应用价值。目前主流的室温磷光材料主要基于有机金属复合物或过渡金属基无机复合材料,但这些材料普遍存在毒性较高、成本昂贵、纯化工艺复杂以及稳定性不足等缺陷。碳点(Carbon dots, CDs)以其低毒性、制备简便、成本低廉以及可调控的光学特性等优势,展现出作为新型室温磷光材料的巨大潜力。目前,实现碳点室温磷光的常见策略是将碳点嵌入诸如苯硼酸、硅胶和三聚氰胺等异质基质中。然而在部分案例中,碳点与异质基质间的相互作用较弱,其对三重态激子非辐射跃迁的抑制作用不足,最终导致室温磷光发射无法实现。针对这一关键问题,我们提出了一种新的方案:通过可控碳化策略,有效的构建了碳点-同质基质体系,实现更为高效的室温磷光发射。
本工作通过可控碳化策略制备出一种新型碳点@同质基质(记为CPDs@PDs)复合材料,该材料兼具固态荧光与室温磷光特性。具体来说,邻苯二胺前驱体首先发生聚合反应形成聚合物点(PDs),然后在微量酸的条件下,部分PDs碳化为碳化聚合物点(CPDs),而未碳化的PDs则作为同质基质均匀分布在体系中。由于CPDs与PDs之间的同源性,CPDs和PDs的表面具有相似的化学成分,这使得它们之间能够发生强烈的分子间π-π相互作用。这种相互作用不仅显著提升了荧光发射的色纯度,还有效抑制三重态激子的非辐射跃迁,从而成功实现了高效的室温磷光发射。
以上工作第一作者为电子科学与工程学院在读博士生孙洪灿和硕士毕业生赵勇超。该工作得到了国家自然科学基金的支持。
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