发光钙钛矿量子点/聚合物复合材料的原位形成:可扩展合成、连续加工和功能应用

本研究提出了一种无溶剂“原料选择-合成设计-产品工艺(RSP)”策略,利用螺杆挤出机连续生产钙钛矿量子点/聚合物复合材料。合理的原料选择可以使量子点均匀分散在聚合物基质中,从而获得高效的发光特性(例如,绿色的CsPbBr3 QD/PS复合材料的光致发光量子产率(PLQY)约为90%)。同时,聚合物包覆显著增强了量子点对外界环境的稳定性。重要的是,该策略是一个连续过程(仅需原材料加载),有利于将钙钛矿量子点的生产从实验室研究规模化推向市场。此外,该策略还展示了制备的量子点基聚合物复合材料在各种光转换领域的潜在应用,例如发光二极管(LED)、闪烁体、显示器和发光纺织品。这项工作建立了钙钛矿量子点的综合合成-工艺-应用框架,为工业化生产铺平了道路。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505600

本研究通过将尖锐的激子蓝光发射与宽带黄色自陷激子发射相结合,实现了核/壳结构ZnSe/ZnS量子点的可控合成,该量子点具有高效的白光发射,这是通过用卤素离子异价掺杂使ZnSe核局部晶格软化引起的。研究发现,被限制在周围ZnSe共价键基质中的自陷激子可以产生强而稳定的黄光发射,同时对ZnSe的激子蓝光发射和电荷传输能力的降低最小。基于这种方法,展示了高效、无重金属的 WQLED,其最大外部量子效率高达15%(平均10.5±2.6%),亮度超过 26,000 cd m−2,并且器件具有出色的工作寿命,在初始亮度为100 cd m−2时,T50超过2,500小时。
https://www.nature.com/articles/s41566-025-01716-y

本文介绍了一种混合铜碘化物,其光致发光量子产率接近100%(99.6%),发射波长为449 nm,色坐标为(0.147, 0.087),同时介绍了其发射机制和电荷传输特性。使用这种混合物的薄膜作为唯一的活性发射层来制造深蓝光发光二极管,然后通过双界面氢键钝化策略提高器件性能。这种协同表面改性方法将氢键受体自组装单分子层与超薄聚甲基丙烯酸甲酯覆盖层相结合,有效地钝化了铜碘化物混合发射层的两个异质结并优化了电荷注入。实现了12.57%的最大外部量子效率,3,970.30 cd m−2的最大亮度(色坐标为(0.147, 0.091)),并在环境条件下实现了204小时的优异运行稳定性(半衰期)。还展示了一个4 cm²的大面积器件,该器件仍保持高效率。研究结果揭示了碘化铜基杂化材料在固态照明和显示技术中的应用潜力,为提升器件性能提供了一种灵活的策略。
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09257-8
半导体量子点中的局域晶格软化实现高效白光发光二极管
本研究通过卤素离子异价掺杂在ZnSe/ZnS核壳结构量子点中引入局域晶格软化,成功实现了高效的蓝光激子发射与宽带黄光自陷激子(STE)发射的协同发光。理论计算表明,Cl⁻掺杂在ZnSe晶格中形成局部软化的Zn-Cl键,增强了电子-声子耦合,从而产生稳定的STE发射;同时,共价键主导的ZnSe基质保留了高效的电荷传输能力。基于此设计的Cl:ZnSe/ZnSe/ZnS量子点白光LED(sc-WQLED)实现了15%的最大外量子效率(平均10.5±2.6%)、26,726 cd/m²的亮度,以及100 cd/m²初始亮度下2,544小时的超长工作寿命(T₅₀),性能远超现有单组分白光量子点器件。
https://doi.org/10.1038/s41566-025-01716-y

本文报道了一种高灵敏度(噪声水平约为10^−4)、宽带(约400–900nm)、瞬态(纳秒分辨率,毫秒范围)全斯托克斯(CPL和线性偏振)光谱装置。相比于以前的TRCPL方法,所实现的高灵敏度、宽波长响应和灵活的时间范围代表了实质性的进步。研究表明,时间分辨圆偏振光TRCPL测量显示适用于迄今难以接近的材料系统和光物理过程,包括具有低(10^-3)不对称因子和跨越纳秒到毫秒时间范围的发光路径系统。最后,全斯托克斯测量,实现了跟踪线性偏振分量的时间演变,尤其在控制时域中,相关CPL伪影的的背景下,这一点尤为重要。

本研究通过引入具有强电子吸引能力的磷酸分子掺杂剂,可以调节宽带隙钙钛矿半导体的p型和n型特性。结果表明,p型和n型样品的载流子浓度均超过了 1013cm−3,霍尔系数在 −0.5m3C−1(n型)到 0.6m3C−1(p型)范围内。我们观察到了费米能级在带隙中的移动。重要的是,实现了从n型到p型导电性的转换,同时保持了70%到85%的高光致发光量子产率。在发光钙钛矿半导体中,可控的掺杂使得我们展示了超高亮度(超过1.1×106cdm−2)和卓越的外量子效率(28.4%)的钙钛矿发光二极管,其结构简单。
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07792-4
直写印刷制备超薄银网格透明电极,实现高性能可拉伸OLED器件

本研究采用直写印刷工艺制备超薄的银网格电极,通过印刷参数优化,实现了银网格形貌的精准调控,印刷出线宽~20 µm、厚度~100 nm的大面积银网格透明电极。同时采用嵌入式复合电极结构进一步提升电极的机械稳定性和降低表面粗糙度,研制的Em-Ag/PEDOT:PSS复合透明电极具有优异的光电性能(透射率~91%,方阻~12 Ω/sq)和低表面粗糙度(~0.9 nm),可在弯曲半径~25 µm下弯折。此外,该复合透明电极具有非常高的机械稳定性,在10万次连续弯折测试,以及在100%应变条件下3000次拉伸循环测试后依旧保持良好的光电性能。基于该复合透明电极,作者成功制备出可拉伸的白光OLED,器件的电流效率达到88.6 cd/A,在1000次弯曲循环后器件仍能保持~89%的亮度和~86%的电流效率,在50%拉伸应变下仍能维持~88%的初始亮度。更有趣的是,该直写印刷工艺可在任意表面(包括弯曲和粗糙表面)印刷导电墨水,实现了曲面OLED和透明OLED,具有多种场景的普适性应用。该研究成果为高性能金属网格透明电极及其可拉伸光电器件的发展提供了新的研究思路,并且该直写印刷工艺具有多种场景的普适性应用,有望应用于其他柔性电子器件。
https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907582

使用sp2杂化碳原子作为基本构建单元,可以形成多种碳的同素异形体,如石墨、富勒烯、碳纳米管等。近年来,研究者尝试以苯撑单元替代传统碳骨架中的sp2碳原子,从而构建具有类似拓扑结构的全芳香族苯撑框架。苯撑笼(phenylene cage)作为这类分子的代表,兼具高度的π共轭性和三维结构特征,具有广阔的应用前景。目前,苯撑笼的合成主要依赖于L形合成子拼接或金属介导环化策略。其中,金属介导环化方法能够高效地自组装形成笼状结构,但相关研究仍较为稀少,主要受限于构建稳定金属有机笼前体的难度。
本研究首次实现了大尺寸苯撑笼分子PC[10]3的构筑。该分子以三个苯撑纳米环CM2P8P为结构单元,通过首尾连接形成笼状结构。单晶X射线衍射分析显示,PC[10]3呈现出直径约为2.0 nm的中空三维笼形结构,体现出良好的对称性与空间完整性。PC[10]3具有优异的光学性质,表现出强烈的蓝色荧光发射,荧光量子产率高达96%。
基于催化自由基阳离子形成策略实现活体游离态Cu(II)动态光声成像

本研究开发了一种新型光声探针设计策略,实现了活体内游离态Cu(II)的原位动态成像。通过系统研究,发现当1,4-二乙基-1,2,3,4-四氢喹喔啉(THQ)响应基团与BODIPY发色团协同作用时,可实现高效单电子分布和合适的氧化电位以响应Cu(II)。因此,该类探针(SPACu)能被游离态Cu(II)选择性氧化,形成稳定自由基阳离子,导致光声信号从近红外(NIR)红移到短波红外(SWIR),实现比率光声成像。配体竞争实验表明,探针SPACu1对游离态Cu(II)的检测灵敏度高于配位型探针PACu3(后者受其解离常数Kd影响)。利用该类探针优异的SWIR光声特性和比率响应行为,选用可穿透血脑屏障的SPACu5探针,成功实现了帕金森病(PD)模型小鼠脑中游离态Cu(II)的微米级分辨率成像。SPACu5能有效可视化疾病进展及治疗早期阶段的游离态Cu(II)动态变化,证明了其在活体Cu(II)成像中的应用潜力。这些发现凸显了SPACu系列探针在研究游离态Cu(II)动力学及其生理病理作用方面的巨大潜力。

平衡动态压力监测材料的灵敏度和检测范围仍然具有挑战性,商用红宝石(Al2O3: Cr3+)传感器受到强晶体场的限制,限制了极端条件下的性能。本文介绍了一种在Cr3+掺杂的Ca(Mg,Sc)(Al,Si)O6荧光粉中利用有序到无序结构转换的创新策略。该方法的蓝移灵敏度为15.08 nm GPa−1-2.8倍于有序结构,比商用传感器高41倍,同时保持了7.5 GPa的宽检测范围。此外,增强的结构刚度显著提高了发光强度和热稳定性。该研究结果为设计高性能光学压力传感器建立了一个强大的范例,显著解决了灵敏度和探测范围之间的传统权衡,在地质勘探和航空航天领域具有广阔的应用前景。
https://doi.org/10.1002/adfm.202507563
借助多重氢键作用,开发出一种室温下具有高发光性能和优异力学性能的弹性体材料

文章研究了室温磷光弹性体的制备及其在柔性电子、信息加密和数据存储等领域的应用潜力。主要创新点在于:1)通过将脲类发光体引入聚氨酯硬段,形成多重氢键,制备了具有高发光效率和优异机械性能的室温磷光弹性体;2)该弹性体在紫外光激发下展现出高达72.1%的绝对量子产率和1079毫秒的磷光寿命;3)该弹性体具有可重复加工性,拉伸强度、断裂伸长率和韧性分别高达58.3 MPa、1160%和299.9 MJ m−3,并且能够在极端应变或循环拉伸回复后保持发光性能不变;4)该弹性体的优异性能归因于多重氢键硬段相的微相分离结构;5)该室温磷光弹性体有望在柔性电子、信息加密和数据存储等领域得到创新应用。
https://doi.org/10.1002/adma.202505667
一种变色龙式AIE发光体,它展现出六种截然不同但可调控的热和光可切换状态
随着对生物体出色色彩机制的研究不断深入,人们开始探索将其应用于人工系统,以实现多种功能。传统的响应性发光材料通常只能对单一刺激产生响应,限制了控制模式的多样性和实际应用。本文报道了一种基于色酮的聚集诱导发光 (AIE) 发光材料 Z-CDPM,它能够通过热处理和光照射实现六种不同的可调开关状态,展现出可控的变色行为。该材料涉及五种不同的反应:可逆的 Z/E 异构化、不可逆的环化和消除(在热处理下)、以及 Z-CDPM 及其热环化产物在紫外线照射下的光重排。这些状态的相对独立性得以有效保持,并通过实验和理论分析进行了验证。此外,研究人员还开发了多色图像、快速响应码和高级信息加密系统等实际应用,证明了该材料的功能性。这项工作为设计多响应发光材料和多功能系统提供了有效的策略和结构基序,并为仿生智能技术的开发提供了新的思路。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61717-x
通过化学压力诱导窄带绿光荧光粉的半高宽(FWHM)变窄,用于具有超高饱和度阈值的激光显示器
随着显示技术的不断发展,激光显示凭借其超窄的发射带宽和高色域等优点,越来越受到关注。然而,绿色激光器的低转换效率和制备难度限制了其发展。因此,基于蓝光激发的绿色荧光材料成为激光显示技术的关键。目前,应用于激光显示的绿色荧光材料存在发射带宽较宽、饱和阈值低等问题,难以满足高色域和高亮度显示的需求。本文通过化学压力调控方法,成功实现了窄带绿色荧光材料Na0.6Rb0.4BaB9O15:Eu2+ (NRBBO:Eu2+)的制备。通过Rb+离子对Na+位点的取代,诱导Eu2+离子从Ba2+位点迁移至Na+位点,有效降低了发射光谱的半峰全宽 (FWHM),并提高了材料的量子效率。NRBBO:Eu2+表现出优异的激光激发性能,在90.7 W mm-2的激光激发下,其光通量达到2081.2 lm,且无光饱和现象。此外,NRBBO:Eu2+还具有良好的阴极射线发光性能和高温稳定性,使其在高能密度下也能保持稳定发光。基于NRBBO:Eu2+制备的白光LED器件,色域达到NTSC标准的106%,展现了其在显示领域应用的巨大潜力。
https://doi.org/10.1002/advs.202505385

本文研究了不同程度的氘代对TPE在不同聚集状态下光物理性质的影响。通过合成部分和完全氘代的TPE衍生物(TPE-5d,TPE-10d,TPE-20d),并结合稳态荧光光谱、时间分辨荧光测量、瞬态吸收光谱和密度泛函理论(DFT)计算,阐明了氘代在调节非辐射衰途径中的双重作用。在松散堆积的纳米聚集体中,增加氘代可以增强光致发光量子产率(PLQY)并延长荧光寿命,通过降低内部转换率。相反,在紧密堆积的晶体状态下,氘代会导致PLQY降低和寿命缩短,这归因于Duschinsky旋转效应(DRE),它增强了模式耦合和内部转换。此外,氘代显着延长了蓝色有机发光二极管(OLED)器件的工作寿命,与TPE相比,TPE-20d的器件寿命翻了一番。这项工作强调了在聚集水平上评估结构-性能关系的必要性,而不是仅仅在分子水平上,以充分理解和优化AIE现象。这些发现突出了同位素工程在设计和应用光电子学和生物成像领域高效耐用的AIE发光材料中的潜力。
https://doi.org/10.1002/anie.202511678

本文研究了 Li+、Cr3+ 共掺杂的橄榄石 (Mg2SiO4) 荧光粉。Li+ 作为电荷补偿剂和对称畸变剂,抑制了 Cr4+ 的形成,并增强了 Cr3+ d-d 禁忌跃迁的截面。更重要的是,Li+ 促进 Cr3+ 发光中心之间的激发态能量转移,从而提高了热稳定性和外量子效率。最佳荧光粉的 EQE 高达 48%,在 960 nm 处具有宽带发射。基于该荧光粉的近红外 LED 实现了 356 mW 的辐射功率和 12.9% 的电光转换效率。这项工作为开发高效、长波长、宽带近红外发射材料开辟了新的途径,可用于生物成像、无损检测和血管造影等领域。
https://doi.org/10.1002/adma.202508768

该文章探讨了室温磷光材料,尤其是基于有机材料的室温磷光材料,在光电子、光催化和生物医药等领域具有广泛的应用前景。然而,传统的单一组分系统受限于效率不高的系间窜越和强烈的非辐射衰减,而主客体二元系统则因其易于制备、可调发射和增强的性能而脱颖而出。文章创新性地提出了一个动态耦合模型,解释了主客体系统中磷光产生的光物理过程。该模型指出,主客体分子在激发态通过分子间电荷转移(CT)非共价耦合,形成激发态复合物。复合物的耦合增强了系间窜越效率,而随后的解耦则使激子转移到客体的三重态,从而激活了磷光。这种动态耦合过程具有普适性和可调性,通过优化耦合过程,实现了多种颜色的磷光发射,并获得了迄今为止最长的红色磷光寿命(2.4秒)。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61714-0

本文提出了一种基于短程电荷转移(SRCT)策略,通过将弱电子受体/供体基团引入多共振(MR)型TADF发光体中,实现了高效窄带深蓝色余辉。与传统的长程电荷转移(LRCT)相比,SRCT具有更小的激发态偶极矩和更大的单重态-三重态能隙(ΔEST),从而有效抑制了振子耦合和结构弛豫,并降低了反向系间窜越(RISC)速率,最终实现了长达186.48 ms的延迟荧光寿命和高达86.1%的光致发光量子产率。此外,该材料还表现出18 nm的超窄半峰全宽,颜色纯度极高,CIE坐标为(0.156, 0.044),接近BT.2020标准中对纯蓝色的要求。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61513-7

本文基于苯甲酸衍生物(BCDs)和丙烯酰胺共聚策略,成功制备了一系列具有高效室温磷光性能的共聚物。研究发现,BCDs酯基取代基团数量与共聚物的磷光性能之间存在有趣的奇偶效应:相比含奇数个酯基的聚合物,含偶数个酯基的聚合物表现出显著更长的磷光寿命。此外,取代基数量的增加导致奇偶效应逐渐减弱。这种奇偶效应为理解室温磷光的光物理过程提供了新的见解。同时,利用共聚物独特的余辉特性和优异的水溶性,作者展示了其在光学信息加密和防伪油墨领域的应用潜力。
https://doi.org/10.1039/D5TC01879J
具有室温超长磷光特性的刺激响应可回收聚合物,可用于防伪
本文提出了一种可持续的策略,通过将(1,1′-联苯)-4,4′-二磺酸 (BP-2TsOH) 嵌入聚乙烯醇 (PVA) 基质中,制备了具有优异长余辉发光性能的聚合物薄膜。该薄膜具有长达 2.489 ms 的余辉寿命和 66.42% 的量子产率。通过掺杂罗丹明 6G (R6G) 和甲基蓝 (MB),实现了可调的多色发射。此外,该薄膜还具有刺激响应性和自修复功能。水蒸气可以破坏薄膜中的氢键网络,从而关闭长余辉发光;加热则可以去除水分子,重新形成氢键网络,恢复长余辉发光。此外,水处理可以修复受损的薄膜,使其恢复机械和光物理性能。该薄膜成功应用于数字加密、解密、防伪和可擦写设备,具有在信息安全领域的广阔应用前景。
https://doi.org/10.1002/adfm.202513575
具有简并单重态-三重态基态和强光致发光的光稳定三苯甲基基团双自由基

本文介绍了一类基于三(三氯苯基)甲基(TTM)核心的新型发光双自由基,这些双自由基通过吲哚咔唑供体对称桥接。这些双自由基表现出纯双自由基特性(y₀)和高达18%的前所未有的光致发光量子产率(ϕ),解决了稳定、发光有机双自由基开发中的关键挑战。对于量子传感和光电子学中的分子色心应用,发光双自由基是一个艰巨的挑战。与传统的从闭壳前体转化的方法不同,我们通过BUCHWALD-HARTWIG偶联直接偶联溴化的TTM自由基。通过电子顺磁共振(EPR)、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱对这些分子的磁性和光学性质进行了全面表征。这项工作将离散TTM自由基的稳健光物理特性与供体桥接的多自旋系统的电子多功能性相结合,为功能性开壳发射体提供了一种有前景的设计策略。
变色龙型AIE发光体:呈现六种不同且可调的热/光开关状态

本文报道了一种基于色酮的聚集诱导发光体——Z-CDPM,它可呈现六种不同且可调的热/光开关状态,在不同条件下实现可控的热致变色或光致变色行为。具体而言,体系涉及五种反应:可逆的 Z/E 异构化、热条件下的不可逆环化与消除反应,以及 Z-CDPM 与其热环化产物在紫外光照射下的光重排。各开关态之间保持相对独立。实验与理论分析验证了设计策略,并揭示了反应的详细机理;单晶结构进一步确认了产物结构。此外,作者开发了多色图像、二维码及先进信息加密系统等实际应用,展示了该体系的实用性。该工作为设计多重响应发光体与多功能体系提供了有效策略与结构基元。