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科学家利用有机材料产生夜光,性能提高10倍

前瞻网    2021-12-08 16:44

 

科学家利用有机材料产生夜光,性能提高10倍_产经_前瞻经济学人

夜光材料在日常生活中会应用于应急标志、手表和油漆。这种实用的特性推动了一个价值约4亿美元的全球市场。但是,按照目前的技术,需要无机晶体来产生夜光,以达到高水平的性能,同时还需要稀土金属和超过1000摄氏度的温度条件。

近日,来自日本冲绳科技大学研究生院(OIST)和九州大学(Kyushu University)的研究人员开发了一种通过有机材料来产生夜光的方法,且这种有机材料很容易获取。

研究人员表示,有机材料不仅比无机材料更容易获得和使用,而且它们也是可溶的,这可能有助于夜光物体的使用变得多样化,因为这种特性可以添加到油墨、薄膜和纺织品中。另一个重要的应用是它们在生物成像方面的潜在用途,这可能为健康科学带来好处。

早在2017年,研究人员首次表明,两种有机材料可以创造出夜光效果,这是一个巨大的成功。但是,与无机品种相比,其性能几乎弱了100倍。

以往的研究中,研究人员必须使用紫外线来产生发射,必须进入一个黑暗的房间才能看到光线,而且不能将样品暴露在氧气中。

现在,研究人员使用三种有机材料,并改变所使用的分子,他们得到了一个更好的结果,比以往的效率提高了10倍。

研究工作中,展示的是一个创造夜光效应的四阶段过程——电荷转移、分离、重组,以及最后的发射。在分子内,电子依偎在空穴中。该过程的一个重要部分是将电子与空穴分离。当两者重新聚集在一起时,就会产生光亮。

在这项新研究中,研究人员以不同的方式做了几件事。首先,他们使用的分子确保了移动的是空穴而不是电子。这种空穴扩散系统减少了分子与空气反应的概率,因此确保了样品在暴露于氧气时也能发光。

其次,研究人员加入了第三个组件——空穴捕集器,它使电子和空穴分离的时间更长,允许更多的空穴建立起来,并增加由此产生的发射期。最后,他们使用的是需要较少的能量来处理的不同步骤之间移动的分子,从而确保整个过程用了较少的能量,并允许在可见光下产生排放,而不仅仅是紫外线。

研究人员表示非常兴奋,通过调整方法,成功地将有机分子的性能提高到以往的10倍。下一步研究将继续努力调整,直到有机材料与无机晶体产生的性能可相媲美。

题为Organic long-persistent luminescence stimulated by visible light in p-type systems based on organic photoredox catalyst dopants的相关研究论文发表在《自然-材料》杂志上。

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责任编辑: 3976DBC

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