打破校史！淮北师范大学第一单位首次在《Nature》子刊发表论文！

近红外室温磷光材料具有较大的斯托克斯位移、长的发射寿命和较高的穿透能力，广泛应用于生物医学成像、光纤通信和夜视可读显示等领域。开发有机近红外室温磷光材料通常依赖于复杂的共轭结构。然而，大的共轭结构会导致聚集诱导的猝灭、合成过程复杂、加工性差以及生物毒性高等问题，因此限制了它们在生活中的应用。

近年来，研究人员发现富含杂原子的非共轭结构具有簇发磷光的特性。这类非共轭结构合成简单，生物毒性低以及具有优异的结构可调性，因此引起研究者的广泛关注。由此，研究者们采用晶体工程、超分子组装和主客体掺杂等策略，实现高效的室温磷光。尽管相关研究取得了显著进展，但由于缺乏传统的共轭结构，实现长波长甚至近红外磷光仍然是一个重大挑战。近日，淮北师范大学任悦副教授团队联合北京理工大学优青蔡政旭教授及孙鹏副教授团队，以二异腈、内炔酯和酰亚胺衍生物作为原料，通过一锅法无金属催化多组分聚合反应合成了一系列具有簇发光性质的聚(亚氨基呋喃-螺吡咯酮)（PISP）聚合物，进一步通过溶液共混的方式与市面上常见的聚合物聚苯乙烯（PS）进行掺杂，构建了一种高分子合金材料。该材料在近红外区域（最长715 nm）表现出室温磷光性质。该研究有望为开发适用于光电器件、体内成像以及柔性电子等材料提供新的思路（图1）。相关成果以“Nonconventional near-infrared room-temperature phosphorescent materials based on spiropolymer alloy”为题发表在Nature 子刊 （Nature Communications）上。

图1. 多组分螺环聚合和近红外长波长室温磷光聚合物合金的制备

为确定聚合物PISP结构，作者同样制备了模型化合物，通过1H和13C核磁结果表明，聚合物PISP与模型化合物具有高度一致的化学结构，进一步通过FT-IR验证了该结构（图2）。

图2. 核磁及红外图谱

基于光物理性能的研究，证明PISP具有簇发光性质。进一步研究发现，该聚合物在77 K下具有磷光特性（图3）。

图3. PISP的光物理性质

为此，以PISP为客体，商业上可用的刚性聚合物作为主体，通过溶剂共混获得聚合物合金，实现了室温磷光特性，证实了聚合物共混是实现室温磷光的有效策略（图4）。

图4. 聚合物合金的光物理性质

进一步研究表明，簇发光聚合物客体的掺杂比例、分子量以及空间结构也是实现近红外室温磷光的重要原因（图5）。

图5.近红外簇发室温磷光的机理研究及影响因素

该工作是淮北师范大学教育部重点实验室/化学与化工学院为第一单位，任悦副教授为论文第一作者，北京理工大学博士生张永锋为论文共同第一作者，北京理工大学优青蔡政旭教授及孙鹏副教授为通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金及绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室自主课题等基金的支持。