Ett forskarlag har utarbetat en ny metod för att framställa karboniserade polymernanodotter som kan avge ultralång fosforescens vid rumstemperatur (RTP) i flera färger från blått till grönt.
"Detta material uppvisar potentiella tillämpningar inom anti-förfalskning och informationskryptering", säger Zhang Qipeng, medlem av teamet.
Forskningsresultaten har publicerats i Advanced Science , och studien leddes av Jiang Changlong från Hefei Institutes of Physical Science vid Chinese Academy of Sciences
RTP-material lyser även efter att ljuskällan har tagits bort, vilket gör dem värdefulla för olika användningsområden som säkerhetsfunktioner, dataskydd, skärmar och medicinsk bildbehandling. Kolprickar (CD-skivor) är ett slags RTP-material känt för att vara lätt att göra, stabilt under ljus och säkert. Men att göra ljusa och långvariga RTP-material med CD-skivor är svårt på grund av icke-strålningsförlust av energi.
Det är också svårt att få olika fosforescerande färger från material med enstaka kolprickar, vilket begränsar deras användning. Därför är utvecklingen av flerfärgade, långlivade och hög kvantutbyte RTP kolprickar material absolut nödvändigt.
Metoden som utvecklats i denna forskning är att syntetisera karboniserade polymernanodots med hjälp av orto-fenylendiamin (oPD) och polyakrylsyra (PAA) hydrotermisk syntes. Forskare blandade några kemikalier som kallas orto-fenylendiamin (oPD) och polyakrylsyra (PAA) tillsammans i varmt vatten för att göra dessa prickar. Sedan bakade de dessa prickar med boroxid (B2 O3 ) för att få dem att lysa länge, från blått till grönt.
Genom att lägga till oPD fick dessa CD-skivor att lysa i olika fosforescerande färger på grund av dopningen av kväveelement. PAA, som är en lång kedja av molekyler, fick dessa CD-skivor att fungera som andra karboniserade polymernanodots gjorda av polymerer. De långkedjiga tvärbindande strukturerna hos dessa polymerer fixerar de luminiscerande grupperna inuti karboniserade polymerprickar genom kovalenta bindningar och vätebindningar, vilket minskar icke-strålningsförluster och förbättrar därigenom fosforescensen hos CD-skivor.
Boroxiden, som är som ett hårt skal runt CD-skivorna, hjälpte också till att hålla den fosforescerande energin från icke-strålningsförluster. Den synergistiska effekten av tvärbundna polymerstrukturer inuti kolprickar och deras stela skal gör att dessa kolprickar kan uppvisa utmärkt fosforescens, med en synlig varaktighet på upp till 49 sekunder och ett maximalt fosforescenskvantutbyte på 19,5 %.
De visar också anmärkningsvärt motstånd mot fotoblekning. Som ett resultat har dessa kolpricksmaterial mycket lovande för tillämpningar inom anti-förfalskning och informationskryptering.
Denna forskning förbättrar inte bara vår förståelse av RTP-material utan banar också väg för att skapa mångsidiga och högpresterande material för säkerhet och dataskydd, enligt teamet.
Mer information: Qipeng Zhang et al, Multiemitting Ultralong Phosphorescent Carbonized Polymer Dots via Synergistic Enhancement Structure Design, Advanced Science (2024). DOI:10.1002/advs.202400781
Journalinformation: Avancerad vetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
