材料的多发射性质与当代许多前沿领域息息相关，如白光、多色转换、比率传感、防伪编码等，近年来在材料和生物医学等各个领域引起了广泛的关注。为了避免多种不同发光体混用引起的批量重现性差，能量干扰，颜色失真等问题，近年来能够产生多发射的单一发光团已成为相关领域的热门研究目标。然而，这些发光团的多发射特性在很大程度上取决于晶体的堆积方式和特定的分子构象，其多发射性质往往在分子的构象或特定晶体堆积方式被破坏后而消失。此外，晶体材料的高脆性、低柔韧性和较差的加工性也严重限制了它们的实际应用。

相反，无定形多发射材料在解决这一困境方面显示出巨大的潜力，因为无定形材料不需要刻意维持发光分子的介观有序性。因此，其光物理性质有望主要取决于分子结构设计，而不是特殊的晶体堆积方式。而且，材料无定形的状态更加有利于发光性质的原位调控。然而，由于有机分子在无定形态下不可预测的分子构象和分子堆积方式，并且缺乏有效的分子设计策略，因此在无定形单发光团体系中实现多发射行为以及可控的多发射性质调控仍然是一个挑战。

近日，复旦大学朱亮亮教授团队在Angew上发表了题为“Engineering Tunable Ratiometric Dual Emission in Single Emitter-based Amorphous Systems”的研究论文，报道了一种开发基于单一发光团的无定形双发射材料的新策略。在充分考虑分子刚性和激发态能级平衡的情况下，通过合理的分子设计，合成了一系列基于单发色团的双发射螺环多硫芳烃分子。它们的发射波长可以通过改变电子受体来调节。

图1. 螺环多硫芳烃分子的结构和设计策略（上）。无定形单组份薄膜体系发光性质的调控示意图（下）。

此外，通过简单地将发光团掺杂在聚合物薄膜中，制备了柔性透明的无定形薄膜体系。由于螺环多硫芳烃分子独特的分子结构，快速的系间窜越能力，合适的能隙以及刚性聚合物 对三重态激子猝灭地抑制作用，所制备的无定形薄膜体系同样表现出荧光-磷光双发射性质。由于磷光对外界环境地敏感性（三重激子对氧和温度敏感），该薄膜体系具备了特定的光和热刺激响应能力。

图2. 无定形单组份薄膜体系发光性质的光刺激调控

该无定形薄膜体系的发射颜色可以在光和热地刺激下，实现在黄色和蓝色之间（包括白光发射）可逆的原位调节。在调控过程中，相对稳定的荧光信号可以作为内在参考信号，可以提高整个系统发光颜色调控地相对准确度。该系统的最高光致发光量子效率在光激活后可达48% 以上。此外，该无定形单组分薄膜体系的圆偏振发光性质可以在温度地刺激下实习在圆偏振磷光和圆偏振荧光之间进行可逆切换。

图3.无定形单组份薄膜体系发光性质的热刺激调控

考虑到这种无定形单组份的薄膜材料体系具有丰富的光学信号集成和高度可控地多光学信号调节，作者探索了该材料在智能防伪中的应用，展现了优异地高安全性。

图4. 无定形单组份薄膜体系在安全防伪领域的应用。

复旦大学朱亮亮教授为文章通讯作者，课题组博士后孙浩为论文第一作者。

论文信息：

Hao Sun, Menglu He, Glib V. Baryshnikov, Bin Wu, Rashid R. Valiev, Shen Shen, Man Zhang, Xiaoyan Xu, Zhongyu Li, Guofeng Liu, Hans Ågren, Liangliang Zhu*, Engineering Tunable Ratiometric Dual Emission in Single Emitter-based Amorphous Systems. Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202318159.

(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318159)

导师介绍：

朱亮亮课题组：http://zll.fudan.edu.cn/index.html