第一作者：俞婉婷、李陈子

通讯作者：朱亮亮、孙浩、武波

通讯单位：复旦大学、常州大学、五邑大学

论文DOI：10.1002/anie.1607487

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时间依赖的多彩余辉能够实现裸眼可分辨的光学信号时间编码，这是静态发光无法企及的功能。然而，如何在一个单一发光体系中精准调控余辉波长与颜色的动态变化，仍是领域内的重大挑战。本研究提出了一种基于构象解析的分子设计新策略，成功在单发光团体系中解锁了本征的双磷光特性，并在聚合物基质中实现了动态颜色可调的余辉。研究团队将柔性C-S-C转子整合至刚性芘核心，使得具有不同三线态能级的发光构象异构体（平行构象产生红色磷光，垂直构象产生绿色磷光）得以同时稳定存在。这两种磷光余辉的异步衰变，导致肉眼可见的发射颜色随时间从红色过渡到黄色，最终演变为绿色，代表了罕见的、由构象介导的本征双磷光范式。此外，该材料体系还表现出卓越的耐水性、耐酸碱/有机溶剂性以及本征紫外屏蔽能力，展示了时间依赖多彩余辉与多功能材料性能的完美融合。

背景介绍

有机余辉材料在光电器件、信息加密、防伪、生物成像等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统有机余辉材料大多局限于静态发射颜色，仅依赖强度变化的信号在实际应用中易受干扰，敏感度和准确性大打折扣。相比之下，时间依赖的多彩余辉因具有非同步衰变的长寿命发射通道，在光谱模式之外引入了时间这一新的自由度，为实现多级数据加密、高级防伪和新型化学传感等应用开辟了新途径。

目前，实现时间依赖多彩余辉的主流策略依赖于多发光团混合体系。但这种异质系统往往受困于不利的能量/电荷转移、严重的激子猝灭以及相分离等问题。因此，开发基于单发光团的体系成为理想选择。虽然基于热活化延迟荧光（TADF）与室温磷光（RTP）的双发射体系展现出一定潜力，但其固有的单重态-三重态能隙限制了对光谱和动力学的自由调控。相比之下，双磷光体系因其发光源于同一分子内两个能量不同且动力学可及的三线态，理论上能实现更精准的光谱与时间特性调控。然而，根据Kasha规则，大多数有机磷光源自最低三线态（T₁）的辐射跃迁，其颜色是静态的。因此，如何在单发光团体系中实现本征双磷光，并产生时间依赖的多彩余辉，成为一项极具挑战性的课题。

本文亮点

构象介导的双磷光新机制：本研究首次提出通过构象解析策略，在单发光团体系中实现本征双磷光。利用芘的刚性与C-S-C转子的柔性，稳定了两个具有不同三线态能级（平行构象发射红光，垂直构象发射绿光）的构象异构体，其异步衰变产生了从红到绿的时间依赖多彩余辉。

创纪录的动态余辉调控范围：与文献报道相比，该策略在波长调制范围及长波长发射方面展现出显著优势。掺杂薄膜在室温下呈现出裸眼可辨的、长达数百毫秒的动态颜色演变（红色→黄色→绿色），为时间分辨光学信息编码提供了新平台。

多功能集成的材料平台：除优异的光物理性能外，该材料还展现出卓越的环境稳定性（耐水、耐酸碱、耐有机溶剂）以及本征的紫外屏蔽能力。将动态余辉与这些功能特性相结合，使其可直接用作多功能防护涂层，在防伪包装、光电器件、装饰显示等领域具有广泛应用潜力。

文章插图

图1. 本文研究大纲示意图。

图2. 材料的动态余辉性质。

作者介绍

朱亮亮，复旦大学研究员，博士生导师。于2011年3月在华东理工大学应用化学专业获得博士学位。2011年4月至2013年4月赴新加坡南洋理工大学赵彦利教授研究组从事博士后研究工作。2013年5月加入美国哥伦比亚大学化学系继续从事有关博士后研究工作。2015年起任复旦大学高分子科学系研究员，并于2020年通过终身制考核。目前从事有机高分子光功能材料方向的研究。入选中组部海外引进高层次人才，十三五国家重点研发计划青年骨干，英国皇家化学会材料化学新锐科学家，Elesvier全球前2%科学家榜单，上海市自然科学奖二等奖（排名第3），国际期刊《Dyes & Pigments》编委，《中国科学:化学》和《中国化学快报》青年编委，兼任复旦大学发展规划处副处长，指导的博士生/博士后已有多人先后取得高校教职。

孙浩，常州大学石油化工学院青年教师，于2021年6月在中国矿业大学获得博士学位。2021年7月至2024年5月于复旦大学高分子科学系从事博士后研究工作。2024年8月加入常州大学石油化工学院。主要从事有机，有机-无机发光功能材料的设计合成及应用研究。以第一作者或通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Aggregate, ACS Mater. Lett. Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Interfaces等国内外知名期刊上发表研究论文30余篇。主持国家自然科学基金1项。

武波，五邑大学环境与化学工程学院青年教师，于2022年1月于北京科技大学获得博士学位。随后于香港中文大学（深圳）从事博士后研究工作。主要从事有机光电功能材料的多尺度理论模拟、有机/聚合物光电功能材料设计与应用研究、有机室温磷光材料以及聚集诱导发光材料的研究。以第一作者或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed., Matter, Aggregate等国内外知名期刊上发表多篇研究论文。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.1607487