重磅！「七院院士」黄维团队，再发Nature子刊！

来源：测试云平台

近年来，超长有机磷光材料因其长寿命三重态激子、大斯托克斯位移和丰富的激发态特性而备受关注。为实现纯有机材料的超长磷光，研究者提出了结晶工程、刚性基质嵌入、H-聚集、聚合等多种策略，旨在构建刚性微环境或引入分子间相互作用以抑制非辐射弛豫。近年来，开发对外部刺激（如激发波长、紫外照射、温度、湿度和机械力）具有响应性的超长磷光材料成为研究热点，这些材料在动态信息存储与加密、可视化检测系统、可编程标签与印刷等领域展现出广阔应用前景。

成果简介

近日，黄维院士，福建师范大学蔡素芝、南京工业大学安众福等研究者提出了一种简便策略，通过紫外照射和自由基耦合逐步消耗聚合物基质中的氧气，从而延长光激活磷光寿命并缩短光激活时间。将有机磷配体掺杂至聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等聚合物中，经30分钟紫外照射后，磷光寿命从0.08 ms延长至360 ms；若先将配体在溶液中进行光活化再掺杂至聚合物中，仅需5秒紫外照射即可实现高达621 ms的磷光寿命。这种增强归因于三芳基膦自由基阳离子通过自由基耦合捕获聚合物中氧气的能力。此外，该聚合物薄膜成功应用于信息存储、可编程余辉标签和防伪领域，突破了材料固有局限性，为调控光激活磷光性能提供了新途径。

相关研究成果以“Radical-enhanced photo-activated ultralong organic phosphorescence”为题，发表在Nature Communications上。

图文解析

图1 三芳基膦衍生物作为发光体掺杂至聚合物薄膜中实现光激活超长有机磷光的示意图

图1展示了三芳基膦衍生物作为发光体掺杂至聚合物薄膜中实现光激活超长有机磷光的示意图。图1a描述了中性分子在紫外光照下生成光生自由基，并通过自由基与氧气的耦合形成过氧自由基阳离子，从而捕获氧气以增强磷光的过程。图1b列出了所用磷配体的化学结构。图1c比较了两种掺杂路径：路径一为将磷配体直接掺杂至PMMA、PVAc或PLA聚合物中，经330 nm紫外缓慢激活后获得短寿命磷光；路径二为先将磷配体在溶液中经302 nm紫外预活化，再掺杂至聚合物中，可实现快速激活与超长磷光寿命。

图2 r-MOP及其预活化形态r-MOP-1在PMMA薄膜中的光物理性质

图2研究了r-MOP及其预活化形态r-MOP-1在PMMA薄膜中的光物理性质。图2a显示1 wt.% r-MOP在PMMA中经330 nm紫外照射42分钟后磷光强度逐渐增强并达到饱和。图2b展示了该薄膜在302、330与365 nm光照下磷光强度的变化、恢复及二次激活行为。图2c为薄膜在365 nm紫外灯开关下的发光照片，显示其发射颜色由橙变黄再至蓝绿，余辉时间随激活时间延长而增加。图2d表明其磷光寿命从0.08 ms提升至360 ms。图2e为r-MOP在氯仿中经302 nm激活后的稳态光致发光光谱。图2f–h显示预活化后的r-MOP-1在PMMA中仅需5秒365 nm照射即可实现621 ms的长寿命磷光，且激活时间大幅缩短。

图3 不同客体分子与不同聚合物基质对光激活超长磷光性能的普适性影响

图3研究了不同客体分子与不同聚合物基质对光激活超长磷光性能的普适性影响。图3a–b比较了PMMA中掺杂s-MOP、MOPY与s-OBP等客体分子在光激活前后的磷光光谱与寿命，表明手性对磷光影响较小，而分子结构调控可实现从蓝绿到黄绿的发射颜色变化。图3c–d展示了r-MOP在PVAc中的磷光性能，其寿命从0.09 ms提升至646 ms。图3e–f比较了r-MOP在PLA薄膜与PLA玻璃中的磷光行为，后者因链段更密、氧含量更低而表现出更强的磷光强度与更长的寿命，凸显了刚性环境与除氧对磷光增强的关键作用。

图4 自由基增强的光激活超长磷光现象

图4从机制角度探究了自由基增强的光激活超长磷光现象。图4a通过电子顺磁共振谱证实r-MOP在晶体与PMMA薄膜中光激活后均产生自由基。图4b–c比较了晶体与PMMA中r-MOP在光激活前后的吸收与磷光光谱，表明晶体中存在中性分子向自由基对的能量转移，而PMMA中因斯托克斯位移大而有效抑制了该过程。图4d通过77 K下磷光光谱证实磷光源于孤立中性分子。图4e展示了r-MOP与s-OBP单体的自然跃迁轨道分布。图4f显示涂覆氧阻隔层后磷光寿命不再恢复。图4g提出了光激活超长磷光的机制模型：紫外光照产生自由基，后者通过耦合消耗氧气，从而加速激活并延长磷光寿命。

图5 光激活超长磷光薄膜在信息存储与防伪领域的应用

图5展示了光激活超长磷光薄膜在信息存储与防伪领域的应用。图5a描述了基于1 wt.% r-MOP/PMMA薄膜的“写入-读取-擦除”流程：通过302 nm紫外掩膜印刷二维码，在365 nm灯下显示蓝/青色发光，放置一年后仍稳定，且可在黑暗中50分钟恢复。图5b展示了同一基底上多次写入与擦除不同余辉图案的能力。图5c利用不同客体分子实现多色磷光显示。图5d通过调控激活时间在同一薄膜上实现“RTP”与“2024”的不同发光颜色与余辉行为。图5e展示了MOPY/PVAc薄膜在瓶子防伪中的应用，光照后显示隐藏信息。图5f则将s-B2P/PLA玻璃覆盖于贝壳表面，光激活后呈现黄绿色余辉，显示出其在艺术品装饰中的潜力。

总结展望

该项研究提出了一种通过紫外照射与自由基耦合逐步消耗聚合物中氧气，以延长光激活磷光寿命并缩短激活时间的策略。晶体中的有机磷配体表现出不稳定的光激活超长磷光，而将其嵌入PMMA、PVAc或PLA等聚合物中可有效抑制中性分子向自由基对的能量转移，实现高光稳定性与可恢复的磷光性能。尤为重要的是，先将配体在氯仿溶液中光活化再掺杂至PMMA中，可将磷光寿命进一步提升至621 ms，激活时间缩短至5秒，且激发波长扩展至365 nm。此外，通过调控客体分子结构可实现多色磷光，并成功应用于信息加密、可编程印刷与高级防伪等领域，为基于同一分子调控光激活磷光性能提供了重要指导。

文献信息

Wang, Y., Zhang, Z., Yang, H. et al. Radical-enhanced photo-activated ultralong organic phosphorescence.

, 9158 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64202-7

由于公众号改版，为防错过更多资源，给我们加个星标吧

说明：来源：测试云平台，如需转载，请在开头注明来源。仅供学习交流分享使用，版权归原作者所有，文章只代表作者本人观点，不代表公众号立场。如有侵权，请联系我们（Hilib oy）删除，感谢支持！也欢迎有兴趣的朋友分享、投稿、申请转载、互开长白。

了解更多信息

↓↓↓欢迎点赞和推荐哦