中国科学院宁波材料所报道镧系金属配位精准调控有机室温磷光材料性能的策略

室温磷光（RTP）是独特的光物理现象。RTP相关材料在撤去激发光源后，可以持续数秒到几小时的长寿命发射。RTP材料拥有较大的斯托克斯位移和长发光寿命等特性，在信息加密、生物成像、化学传感等领域具有应用前景。与广泛应用的荧光标签相比，RTP材料具有额外的时间维度和更丰富的光学可调性，在多级信息编码中展现出更高的隐蔽性和难以复制性，更适用于高等级的信息加密与防伪。近年来，RTP领域快速发展，但按需且高效操纵RTP性能仍是挑战。此外，如何整合多色荧光和精确可调的余辉应用于多级信息编码以提高加密安全性，需要进一步研究和优化。

近年来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室智能高分子材料团队研究员陈涛和助理研究员尹光强，致力于利用超分子动态相互作用力可控构建复合发光（荧光、磷光）材料及其在信息存储与加密、伪装与防伪等方面的应用研究。

近日，该团队报道了镧系金属配位精准调控有机室温磷光材料性能的策略，获得了定制化的荧光、磷光性能，并建立了高安全等级的多级信息加密与防伪应用。铕、铽等镧系金属离子（Ln3+）存在禁阻的跃迁过程，通常需要采用高摩尔系数的有机配体来对Ln3+进行敏化以实现高效发光。这一过程称为天线效应。配体到金属光敏能量转移过程源于有机配体的三重态到Ln3+的高能激发态，这与有机三重态激子辐射跃迁到基态形成磷光的途径构成竞争关系。因此，研究通过整合Ln3+受体与长寿命有机磷光供体，将这种竞争机制引入到长寿命发光系统以操纵RTP性能，获得定制化的光学性能。该研究所得到的镧系掺杂RTP材料性能高度依赖镧系金属离子的引入量，通过调节Ln3+掺杂量，可按需获得特定的荧光、磷光性质。同时，鉴于材料具有精确定制化的磷光性能以及多色可调荧光等方面的优点，该团队建立了高安全等级的多级信息编码系统，包括荧光误导、时空分辨防伪、荧光磷光双模加密点阵等。这一成果为精准调控有机RTP性能提供了新途径，并拓展了复合光学材料在高级信息安全和防伪方面的应用。

相关研究成果以Finely Manipulating Room Temperature Phosphorescence by Dynamic Lanthanide Coordination toward Multi-Level Information Security为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、浙江省自然科学基金、宁波市自然科学基金和宁波材料所所长基金等的支持。