长余辉发光——闪耀人生的那颗夜明珠

{ "defaultlang": "zh", "titlegroup": { "articletitle": [ { "lang": "zh", "data": [ { "name": "text", "data": "长余辉发光——闪耀人生的那颗夜明珠" } ] }, { "lang": "en", "data": [ { "name": "text", "data": "Long Persistence Luminescence: Shining Pearl of Life" } ] } ] }, "contribgroup": { "author": [ { "name": [ { "lang": "zh", "surname": "潘", "givenname": "梅", "namestyle": "eastern", "prefix": "" }, { "lang": "en", "surname": "PAN", "givenname": "Mei", "namestyle": "western", "prefix": "" } ], "stringName": [], "aff": [ { "rid": "aff1", "text": "" } ], "role": [ "corresp", "first-author" ], "corresp": [ { "rid": "cor1", "lang": "en", "text": "PAN Mei.E-mail:panm@mail.sysu.edu.cn", "data": [ { "name": "text", "data": "PAN Mei.E-mail:panm@mail.sysu.edu.cn" } ] } ], "bio": [ { "lang": "zh", "text": [ "潘梅(1976-), 女, 山东济南人, 中山大学化学学院教授, 博士研究生导师, 《发光学报》第一届青年编委。2004年于中国科学院上海技术物理研究所获得博士学位, 2006年进入中山大学化学学院工作。目前主要开展发光功能配位超分子的结构、机制与性能研究。发展了金属-有机多路径光子吸收转换机制, 开发了基于激发态质子转移的超灵敏光探测新方法, 提出了空间定向耦合光发射和响应机制, 拓展了金属-有机长余辉发光的新体系和新应用。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Nat. Commun., Chem. Rev.等期刊发表通讯/第一作者论文80余篇, 他引超过4 000次。任中国晶体学会青年工作委员会主任, Inorg. Chem. Commun.主编, Chem. Res. Chin. Univ., 《高等学校化学学报》和《发光学报》青年编委。E-mail:panm@mail.sysu.edu.cn" ], "graphic": [], "data": [ [ { "name": "bold", "data": [ { "name": "text", "data": "潘梅" } ] }, { "name": "text", "data": "(1976-), 女, 山东济南人, 中山大学化学学院教授, 博士研究生导师, 《发光学报》第一届青年编委。2004年于中国科学院上海技术物理研究所获得博士学位, 2006年进入中山大学化学学院工作。目前主要开展发光功能配位超分子的结构、机制与性能研究。发展了金属-有机多路径光子吸收转换机制, 开发了基于激发态质子转移的超灵敏光探测新方法, 提出了空间定向耦合光发射和响应机制, 拓展了金属-有机长余辉发光的新体系和新应用。在" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "J. Am. Chem. Soc." } ] }, { "name": "text", "data": ", " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Angew. Chem." } ] }, { "name": "text", "data": ", " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Nat. Commun." } ] }, { "name": "text", "data": ", " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Chem. 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Chem., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等国际知名期刊发表SCI论文20多篇, 其中第一/通讯作者论文10篇。E-mail:wangzhengnw@126.com" ], "graphic": [], "data": [ [ { "name": "bold", "data": [ { "name": "text", "data": "王政" } ] }, { "name": "text", "data": "(1986-), 男, 陕西咸阳人, 博士。2020年于中山大学获得物理专业博士学位, 师从潘梅教授和Dieter Fenske教授, 毕业后就职于陕西科技大学。致力于金属-有机长余辉发光材料的设计、合成及光学性能的研究。已在" }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Angew. Chem., Chem. Mater., J. Mater. 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Like the shining pearl in the night sky, the light of science and truth is always the power to encourage scientists to strive hard and work along." } ] } ] } ], "keyword": [ { "lang": "zh", "data": [ [ { "name": "text", "data": "发光材料" } ], [ { "name": "text", "data": "长余辉" } ], [ { "name": "text", "data": "无机" } ], [ { "name": "text", "data": "有机" } ], [ { "name": "text", "data": "金属-有机" } ] ] }, { "lang": "en", "data": [ [ { "name": "text", "data": "luminescent materials" } ], [ { "name": "text", "data": "long persistent luminescence" } ], [ { "name": "text", "data": "inorganic" } ], [ { "name": "text", "data": "organic" } ], [ { "name": "text", "data": "metal-organic" } ] ] } ], "highlights": [], "body": [ { "name": "sec", "data": [ { "name": "sectitle", "data": { "label": [ { "name": "text", "data": "1" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "引言" } ], "level": "1", "id": "s1" } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "光，一直以来都是文学、建筑、视觉艺术以及人类思想的核心元素，它不仅使我们可以看到这个世界，而且还孕育了世界上的所有文化。随着对光本质的理解不断加深，科技工作者将光应用于不同领域。其中，由于对光的吸收而引起的光致发光现象更是广泛应用于日常生活以及工业生产的方方面面。光致发光过程大致经过吸收、能量传递及发射三个阶段，对于光致发光材料来说，激发源、发光颜色、发光效率、发光寿命是非常重要的指标。因为电子跃迁的速率往往非常快，很多光致发光材料的寿命都集中在纳秒或微秒量级。然而有一类材料，不仅在室温下的发光寿命非常长，而且在移除辐照光源后依然能保持一定的发光时间，这类材料往往被称为长余辉发光材料" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "1", "type": "bibr", "rid": "b1", "data": [ { "name": "text", "data": "1" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。" } ] }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "长余辉发光材料古已有之，即俗称的夜光材料。许多天然矿石本身就具有长余辉发光特性，并用于制作各种器物，如古诗文中的“夜光杯”、“夜明珠”等。晋代时期王嘉在《拾遗记》中就有这样的记载：当时大禹凿开龙门治水时，“有兽状如豕，衔夜明之珠，其光如烛”。古人对这一神奇现象百思不得其解，又因其非常稀少，一颗夜明珠往往价值连城。汉光武皇后的弟弟郭况也曾“悬明珠与四垂，昼视之如星，夜望之如月”以炫耀其富有。随着人们对长余辉现象的研究与理解不断加深，“夜明珠”的神秘面纱被逐渐揭开。如今，除了作为夜明珠等装饰用途，长余辉发光材料在发光显示、防伪、成像等领域的应用也日益引起人们的关注" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "blockXref", "data": { "data": [ { 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"尽管很多无机长余辉材料早已进入商业化，但对于其发光机理还有很多争议。稀土掺杂的无机长余辉发光材料属于电子俘获机制，其发光现象是由材料中的陷阱能级决定的，目前一些经典的理论模型有电子转移模型、电子陷阱模型和位置坐标模型等" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "5", "type": "bibr", "rid": "b5", "data": [ { "name": "text", "data": "5" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。在电子转移模型中，基态电子受外界激发源(热源、光源、机械振动等)激发跃迁至激发态，由于激发态的电子处于高能状态，很容易被位于导带附近的陷阱所捕获。而在被捕获的电子从陷阱中逃逸并跃迁回基态的过程中往往伴随着长余辉发光现象。一般来说稀土掺杂的无机长余辉发光材料主要由两部分组成：基质和激活中心。常见的长余辉发光材料的基质主要有硫化物、铝酸盐、硅酸盐等" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "6", "type": "bibr", "rid": "b6", "data": [ { "name": "text", "data": "6" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。激活中心主要包括陷阱和发光中心。通过引入晶体缺陷、杂质和共掺杂剂等方法可以有效地实现陷阱，而常见的发光中心以稀土离子和过渡族金属离子为主。到目前为止，Eu" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "3+" } ] }, { "name": "text", "data": "掺杂的铝硅酸盐仍然是商业化应用最广的长余辉发光材料" }, { "name": 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"。2016年，周明教授课题组报道了CQDs和复合基质相结合实现了超长的磷光寿命并观测到了绿色的长余辉发光" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "19", "type": "bibr", "rid": "b19", "data": [ { "name": "text", "data": "19" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。随后，他们课题组又报道了一种利用水分子在CQDs和三聚氰酸颗粒之间构建氢键网络制备长寿命的长余辉材料的简便方法" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "20", "type": "bibr", "rid": "b20", "data": [ { "name": "text", "data": "20" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "，极大地促进了CQDs长余辉材料在生物成像和化学传感器领域的应用。" } ] } ] }, { "name": "sec", "data": [ { "name": "sectitle", "data": { "label": [ { "name": "text", "data": "4" } ], "title": [ { "name": "text", "data": "金属-有机长余辉" } ], "level": "1", "id": "s4" } }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "金属-有机长余辉材料因具有金属节点以及有机配体共同构建的空间结构，既能实现不同发光中心和发光机制的协同耦合，又能通过结构本身及与溶剂、客体、光热压等外界刺激的相互作用产生目标性光学响应，因而在设计智能、可调谐长余辉发光材料方面具有独特的优势，近年来吸引了很多研究者的目光。最近几年，基于金属-有机材料的长余辉发光逐步得到了发展" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "21", "type": "bibr", "rid": "b21", "data": [ { "name": "text", "data": "21" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。" } ] }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "2016年，闫东鹏教授课题组成功利用配位相互作用来提高有机生色团的长余辉性质。与原始的有机配体相比，配位后的金属-有机材料可以产生更长的寿命以及更持久的长余辉发光" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "22", "type": "bibr", "rid": "b22", "data": [ { "name": "text", "data": "22" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。其所得的金属-有机框架(MOFs)样品还呈现出基于不同的金属离子和有机配体的堆积方式的可调谐磷光(波长和衰减寿命)，这些发现为设计合成MOFs基的长余辉发光材料提供了思路。闫东鹏教授课题组还利用带电MOFs的离子吸附特性，通过(Me" }, { "name": "sub", "data": [ { "name": "text", "data": "2" } ] }, { 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"超分子盒中，配体的双路径发光得以保持，并通过金属中心的重原子效应，以及超分子组装中的π堆积和J聚集态得以强化、放大和优化，可以有效地利用低能近红外光激发实现长余辉发光。在动态调控长余辉方面，利用金属-有机框架独特的可逆结构转变，本课题组进一步将MOFs的动态呼吸结构转换与可逆的长余辉发光调制相结合，获得了独特的“呼吸”唤醒长余辉现象。金属有机框架LIFM-WZ-1由D-π-A配体HTzDPTpy和Cd(Ⅱ)金属离子组装而成，在加热或真空条件下，MOFs的框架可以发生动态呼吸，而伴随着框架的弹性结构转变，MOFs材料的发光性能也可以由初始的无长余辉发光，转变至“呼吸”后的明亮红色长余辉发光" }, { "name": "sup", "data": [ { "name": "text", "data": "[" }, { "name": "xref", "data": { "text": "26", "type": "bibr", "rid": "b26", "data": [ { "name": "text", "data": "26" } ] } }, { "name": "text", "data": "]" } ] }, { "name": "text", "data": "。" } ] }, { "name": "p", "data": [ { "name": "text", "data": "总的来说，得到理想的金属-有机长余辉材料不仅需要产生稳定的三重态，而且还需要减少非辐射跃迁和激子猝灭，这两方面原因都使得选择合适的有机配体成为了关键。通常用作配体的磷光有机分子需要满足两个条件：(1)存在具有孤对电子的原子(例如O、N和P)以增强自旋轨道耦合；(2)有利于晶体构建中产生超分子间相互作用以捕获、稳定和保护所产生的三重态激子。另一方面，配位金属的重原子效应所带来的自旋轨道耦合，以及配位刚性和柔性结构之间的动态平衡与相互转化，对于长余辉发光的产生和调节具有非常大的促进作用。因此，结合金属-有机材料自身特点来获得智能、精准可调的长余辉发光，是该类型材料的一个重要设计目标和思路。" } ] } ] }, { "name": "sec", "data": [ { "name": "sectitle", "data": { "label": [ { "name": 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Long persistent phosphors-from fundamentals to applications[J]. Chem. Soc. Rev., 2016, 45(8):2090-136." } ] } ] }, { "id": "b2", "label": "2", "citation": [ { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "ARRAS J, BRASE S. The world needs new colors:cutting edge mobility focusing on long persistent luminescence materials[J]. ChemPhotoChem, 2018, 2(2):55-66." } ] } ] }, { "id": "b3", "label": "3", "citation": [ { "lang": "zh", "text": [ { "name": "text", "data": "刘兵.铕镝掺杂硅酸盐基长余辉发光材料的合成及应用[D].上海: 华东理工大学, 2013." }, { "name": "uri", "data": { "text": [ { "name": "text", "data": "http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10251-1013211013.htm" } ] } } ] }, { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "LIU B. " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Synthesis and Application of Europium, Dysprosium Doped Silicate-based Luminescence" } ] }, { "name": "text", "data": "[D]. Shanghai: East China University of Science and Technology, 2013. 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Lumin., 1997, 72-74:287-289." } ] } ] }, { "id": "b5", "label": "5", "citation": [ { "lang": "zh", "text": [ { "name": "text", "data": "刘兵, 黄建国, 刘坐镇.稀土掺杂无机长余辉发光材料研究概况[J].材料导报, 2013, 27(S1):178-182." } ] }, { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "LIU B, HUANG J, LIU Z Z. The overview of research on rare earth doped inorganic long afterglow luminescent materials[J]. Mater. Rep., 2013, 27(S1):178-182. (in Chinese)" } ] } ] }, { "id": "b6", "label": "6", "citation": [ { "lang": "zh", "text": [ { "name": "text", "data": "王荣.近红外长余辉纳米发光颗粒的研究[S].济南: 山东大学, 2018." } ] }, { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "WANG R. " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "Study on Near-infrared Presistent Luminescent Nano-particles" } ] }, { "name": "text", "data": "[D]. Jinan: Shandong University, 2018. 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Crystallization-induced phosphorescence of pure organic luminogens at room temperature[J]. J. Phys. Chem. C, 2010, 114(13):6090-6099." } ] } ] }, { "id": "b10", "label": "10", "citation": [ { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "BOLLTON O, LEE K, KIM H J, " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "et al" } ] }, { "name": "text", "data": ".. Activating efficient phosphorescence from purely organic materials by crystal design[J]. Nat. Chem., 2011, 3(3):205-10." } ] } ] }, { "id": "b11", "label": "11", "citation": [ { "lang": "en", "text": [ { "name": "text", "data": "AN Z, ZHENG C, TAO Y, " }, { "name": "italic", "data": [ { "name": "text", "data": "et al" } ] }, { "name": "text", "data": ".. Stabilizing triplet excited states for ultralong organic phosphorescence[J]. Nat. 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