室溫磷光（RTP）是一種獨(dú)特的光物理現(xiàn)象，相關(guān)材料在撤去激發(fā)光源后，可以持續(xù)數(shù)秒到幾小時(shí)的長(zhǎng)壽命發(fā)射。由于其較大的斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)光壽命等特性，RTP材料在信息加密、生物成像、化學(xué)傳感等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。與廣泛應(yīng)用的熒光標(biāo)簽相比，RTP材料還具有額外的時(shí)間維度和更為豐富的光學(xué)可調(diào)性，因而在多級(jí)信息編碼中展現(xiàn)出更高的隱蔽性和難以復(fù)制性，更適用于高等級(jí)的信息加密與防偽。近十年來(lái)，RTP領(lǐng)域得到了快速發(fā)展和進(jìn)步，按需且高效操縱RTP性能仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。此外，也需要進(jìn)一步探索和優(yōu)化如何巧妙整合多色熒光和精確可調(diào)的余輝應(yīng)用于多級(jí)信息編碼以提高加密安全性。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室智能高分子材料團(tuán)隊(duì)陳濤研究員和尹光強(qiáng)助理研究員一直致力于利用超分子動(dòng)態(tài)相互作用力可控構(gòu)建復(fù)合發(fā)光（熒光、磷光）材料及其在信息存儲(chǔ)與加密、偽裝與防偽等方面的應(yīng)用研究（Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311347; Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2310043; Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 606; Adv. Mater., 2023, 35, 2300615; Angew. Chem.Int. Ed., 2023, 62, e202300417; Adv. Funct. Mater. 2023, 34, 2310043；Adv. Mater. 2022, 34, 2107452; Adv. Mater., 2022, 34, 2201262; Acc. Chem. Res. 2022, 55, 16, 2291; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3640）。

近日，該團(tuán)隊(duì)基于上述問(wèn)題報(bào)道了一種鑭系金屬配位精準(zhǔn)調(diào)控有機(jī)室溫磷光材料性能的策略，獲得了定制化的熒光、磷光性能并建立了高安全等級(jí)的多級(jí)信息加密與防偽應(yīng)用。由于銪、鋱等鑭系金屬離子（Ln3+）存在禁阻的躍遷過(guò)程，通常需要采用高摩爾系數(shù)的有機(jī)配體來(lái)對(duì)Ln3+進(jìn)行敏化以實(shí)現(xiàn)高效發(fā)光，這個(gè)過(guò)程也被稱為天線效應(yīng)。配體到金屬光敏能量轉(zhuǎn)移（PSET）過(guò)程源于有機(jī)配體的三重態(tài)（T1）到Ln3+的高能激發(fā)態(tài)，這將與有機(jī)三重態(tài)激子輻射躍遷到基態(tài)形成磷光的途徑構(gòu)成的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。因此，研究人員通過(guò)將Ln3+受體與長(zhǎng)壽命有機(jī)磷光供體的巧妙整合，將這種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制引入到長(zhǎng)壽命發(fā)光系統(tǒng)以精準(zhǔn)操縱RTP性能，獲得定制化的光學(xué)性能（圖1）。所得到的鑭系摻雜RTP材料性能高度依賴于鑭系金屬離子的引入量，通過(guò)調(diào)節(jié)Ln3+摻雜量，即可按需獲得特定的熒光、磷光性質(zhì)。并且，鑒于材料具有精確定制化的磷光性能以及多色可調(diào)熒光等方面的優(yōu)點(diǎn)，成功建立了高安全等級(jí)的多級(jí)信息編碼系統(tǒng)，包括熒光誤導(dǎo)、時(shí)空分辨防偽、熒光磷光雙模加密點(diǎn)陣等。這項(xiàng)工作不僅為精準(zhǔn)調(diào)控有機(jī)RTP性能提供了一條新的途徑，而且拓展了復(fù)合光學(xué)材料在高級(jí)信息安全和防偽方面的應(yīng)用。

該工作以題為“Finely Manipulating Room Temperature Phosphorescence by Dynamic Lanthanide Coordination toward Multi-Level Information Security”發(fā)表于Nature Communications上（原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47674-x）。寧波材料所海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生李龍強(qiáng)為論文第一作者，陳濤研究員、尹光強(qiáng)助理研究員為論文通訊作者。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFB3204301）、國(guó)家自然科學(xué)基金（22205249）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（2021TQ0341、2022M723252）、浙江省自然科學(xué)基金（LQ23B040002）、寧波市自然科學(xué)基金（2021J203）、寧波材料所所長(zhǎng)基金（2021SZKY0305）等項(xiàng)目的資助。

圖1 鑭系金屬配位調(diào)控磷光性能的機(jī)理及多級(jí)加密應(yīng)用展示