近日，南京郵電大學有機電子與信息顯示國家重點實驗室、材料科學與工程學院黃維院士、陳潤鋒教授和陶冶教授團隊在刺激響應聚合物長余輝領域取得新進展，提出一種簡單而有效的自摻雜策略，成功地構建一系列單一組份的光活化聚合物長余輝材料，并探索了該類材料在無油墨光打印、脈寬指示器以及“激發時間”依賴的莫爾斯碼等領域的潛在應用。3月10日，相關研究結果以“Achieving Stimuli-Responsive Amorphous Organic Afterglow in Single-Component Copolymer through Self-Doping”為題，發表在Journal of the American Chemical Society(DOI：10.1021/jacs.2c13632)上。陶冶教授、陳潤鋒教授和黃維院士為共同通訊作者，李歡歡副教授及碩士生薛旭東和曹楊同學為論文第一作者。
刺激響應性有機長余輝材料，由于其自身結構和功能在外部環境的刺激作用下可以動態地轉變或調節，從而實現對外部環境作出恰如其分的響應，展現出動態可調的光電性質，使其在邏輯運算與數據存儲、光編碼與分子開關、防偽紙與安全墨水等領域受到廣泛研究關注。然而，目前刺激響應性有機長余輝通常只能在小分子晶體和和主客體摻雜的多組分體系中實現，如何構建具有刺激響應特性的單一組份聚合物長余輝材料仍然是一個難題。
針對這一問題，黃維院士、陳潤鋒教授和陶冶教授帶領的團隊提出了一種簡單有效的策略：通過利用客體敏化和熱處理基質鋼化實現三線態激子的高效產生和穩定，在連續的紫外光照射下，聚合物內部的氧氣被消耗，進一步抑制了氧氣引起的三線態激子湮滅，從而成功地構建一系列單一組份的光活化聚合物長余輝材料。通過將主體乙烯基吡啶與具有較高系間竄越速率的客體分子進行自由基共聚制備此類光活化長余輝聚合物。共聚物中的聚乙烯基吡啶不僅可以作為主體敏化客體的三線態激子，而且在熱處理后由于聚合物鋼化作用可以有效地實現三線態激子的穩定，從而獲得性能較為優異的單組份刺激響應聚合物長余輝。在連續的紫外光照射下，余輝發光壽命從原來的0.34 ms提升到了867.4 ms，發光強度提升了約5.9倍。得益于此類材料獨特的光活化特性，作者探索了其在無油墨光打印、脈寬指示器以及“激發時間”依賴的莫爾斯碼等領域的應用。
該項研究成果同時得到國家自然科學基金、江蘇省特聘教授計劃、江蘇省自然科學基金項目以及南京郵電大學“華禮人才計劃”等基金項目的支持。
自摻雜策略構建單一組份刺激響應聚合物的示意圖
（撰稿：陶冶 初審：趙允玉 編輯：王存宏 審核：張豐）