【海川科技前沿】我国科学家成功制备新型“夜明珠”材料

沙漠里的游鱼 · 发表于 2024-5-28 23:19:16

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我国科学家成功制备新型“夜明珠”材料

珍宝“夜明珠”能在黑夜中发光的原因就是磷光。因为在黑夜中发光这一特性，磷光材料在信息加密、生物成像等领域有广泛应用前景。日前，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部蒋长龙、杨亮研究团队成功设计了一种新方法，制备出了具有从蓝色到绿色的多色超长室温磷光发射的碳化聚合物纳米点材料，相关研究发表在《先进科学》上。

磷光材料在黑夜中发光的现象被称为室温磷光。简单来说，室温磷光是一种材料在激发光源停止后，仍能在一段时间内持续发出冷光的现象。

磷光材料的发光机制源于内部的“能级跃迁”。磷光材料在受到外界能量激发（如紫外光源激发等）后，获得能量的价电子会发生能级跃迁，在此过程中会以光子的形式释放出能量，这就是人们见到的磷光。

团队成员打了个形象的比方，这个过程就好像一个小孩坐电梯上了二楼（外界能量激发），然后调皮地一级一级又从二楼跳回了一楼（能级跃迁）。如果把一楼叫做基态，二楼叫做激发态，每一级楼梯就叫一个能级，在跳下来的过程中小孩会释放能量，而能量释放过程就是楼梯的晃动和能听到的哐哐响声，放在价电子的例子中，那就是光子的释放。

对磷光材料而言，价电子就是一个不那么调皮的小孩，它们会一级一级往下跳，因此这个跳跃的过程会持续很久，表现出来就是磷光会持续很久。但对于另外一种情况而言就完全不同了，价电子是非常不听话的小孩，它们会直接从二楼跳到一楼——表现出来就是会突然出现短暂的光，然后就重回黑暗。这种持续很短的发光现象被称为荧光。

为了更好地应用磷光现象，科学家们需要尽可能延长磷光的时间。蒋长龙、杨亮研究团队制备出的新型室温磷光材料在肉眼可见的磷光余辉时长上最长达到了49秒，磷光量子产率最高达到了19.5%，并且具有出色的抗光漂白性。

该研究在多色长寿命室温磷光发光材料方面的新进展为科学界带来了新的研究方向，也为防伪和信息加密等领域提供了创新的解决方案。