發光鈣鈦礦量子點/聚合物複合材料的原位形成:可擴展合成、連續加工和功能應用

本研究提出了一種無溶劑“原料選擇-合成設計-產品工藝(RSP)”策略,利用螺杆擠出機連續生產鈣鈦礦量子點/聚合物複合材料。合理的原料選擇可以使量子點均勻分散在聚合物基質中,從而獲得高效的發光特性(例如,綠色的CsPbBr3 QD/PS複合材料的光緻發光量子產率(PLQY)約為90%)。同時,聚合物包覆顯著增強了量子點對外界環境的穩定性。重要的是,該策略是一個連續過程(僅需原材料加載),有利於將鈣鈦礦量子點的生產從實驗室研究規模化推向市場。此外,該策略還展示了製備的量子點基聚合物複合材料在各種光轉換領域的潛在應用,例如發光二極管(LED)、閃爍體、顯示器和發光紡織品。這項工作建立了鈣鈦礦量子點的綜合合成-工藝-應用框架,為工業化生產鋪平了道路。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505600

本研究通過將尖銳的激子藍光發射與寬帶黃色自陷激子發射相結合,實現了核/殼結構ZnSe/ZnS量子點的可控合成,該量子點具有高效的白光發射,這是通過用鹵素離子異價摻雜使ZnSe核局部晶格軟化引起的。研究發現,被限製在周圍ZnSe共價鍵基質中的自陷激子可以產生強而穩定的黃光發射,同時對ZnSe的激子藍光發射和電荷傳輸能力的降低最小。基於這種方法,展示了高效、無重金屬的 WQLED,其最大外部量子效率高達15%(平均10.5±2.6%),亮度超過 26,000 cd m−2,並且器件具有出色的工作壽命,在初始亮度為100 cd m−2時,T50超過2,500小時。
https://www.nature.com/articles/s41566-025-01716-y

本文介紹了一種混合銅碘化物,其光緻發光量子產率接近100%(99.6%),發射波長為449 nm,色坐標為(0.147, 0.087),同時介紹了其發射機製和電荷傳輸特性。使用這種混合物的薄膜作為唯一的活性發射層來製造深藍光發光二極管,然後通過雙界面氫鍵鈍化策略提高器件性能。這種協同表面改性方法將氫鍵受體自組裝單分子層與超薄聚甲基丙烯酸甲酯覆蓋層相結合,有效地鈍化了銅碘化物混合發射層的兩個異質結並優化了電荷注入。實現了12.57%的最大外部量子效率,3,970.30 cd m−2的最大亮度(色坐標為(0.147, 0.091)),並在環境條件下實現了204小時的優異運行穩定性(半衰期)。還展示了一個4 cm²的大面積器件,該器件仍保持高效率。研究結果揭示了碘化銅基雜化材料在固態照明和顯示技術中的應用潛力,為提升器件性能提供了一種靈活的策略。
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09257-8
半導體量子點中的局域晶格軟化實現高效白光發光二極管
本研究通過鹵素離子異價摻雜在ZnSe/ZnS核殼結構量子點中引入局域晶格軟化,成功實現了高效的藍光激子發射與寬帶黃光自陷激子(STE)發射的協同發光。理論計算表明,Cl⁻摻雜在ZnSe晶格中形成局部軟化的Zn-Cl鍵,增強了電子-聲子耦合,從而產生穩定的STE發射;同時,共價鍵主導的ZnSe基質保留了高效的電荷傳輸能力。基於此設計的Cl:ZnSe/ZnSe/ZnS量子點白光LED(sc-WQLED)實現了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小時的超長工作壽命(T₅₀),性能遠超現有單組分白光量子點器件。
https://doi.org/10.1038/s41566-025-01716-y

本文報道了一種高靈敏度(噪聲水平約為10^−4)、寬帶(約400–900nm)、瞬態(納秒分辨率,毫秒範圍)全斯托克斯(CPL和線性偏振)光譜裝置。相比於以前的TRCPL方法,所實現的高靈敏度、寬波長響應和靈活的時間範圍代表了實質性的進步。研究表明,時間分辨圓偏振光TRCPL測量顯示適用於迄今難以接近的材料系統和光物理過程,包括具有低(10^-3)不對稱因子和跨越納秒到毫秒時間範圍的發光路徑系統。最後,全斯托克斯測量,實現了跟蹤線性偏振分量的時間演變,尤其在控製時域中,相關CPL偽影的的背景下,這一點尤為重要。

本研究通過引入具有強電子吸引能力的磷酸分子摻雜劑,可以調節寬帶隙鈣鈦礦半導體的p型和n型特性。結果表明,p型和n型樣品的載流子濃度均超過了 1013cm−3,霍爾系數在 −0.5m3C−1(n型)到 0.6m3C−1(p型)範圍內。我們觀察到了費米能級在帶隙中的移動。重要的是,實現了從n型到p型導電性的轉換,同時保持了70%到85%的高光緻發光量子產率。在發光鈣鈦礦半導體中,可控的摻雜使得我們展示了超高亮度(超過1.1×106cdm−2)和卓越的外量子效率(28.4%)的鈣鈦礦發光二極管,其結構簡單。
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07792-4
直寫印刷製備超薄銀網格透明電極,實現高性能可拉伸OLED器件

本研究采用直寫印刷工藝製備超薄的銀網格電極,通過印刷參數優化,實現了銀網格形貌的精準調控,印刷出線寬~20 µm、厚度~100 nm的大面積銀網格透明電極。同時采用嵌入式複合電極結構進一步提升電極的機械穩定性和降低表面粗糙度,研製的Em-Ag/PEDOT:PSS複合透明電極具有優異的光電性能(透射率~91%,方阻~12 Ω/sq)和低表面粗糙度(~0.9 nm),可在彎曲半徑~25 µm下彎折。此外,該複合透明電極具有非常高的機械穩定性,在10萬次連續彎折測試,以及在100%應變條件下3000次拉伸循環測試後依舊保持良好的光電性能。基於該複合透明電極,作者成功製備出可拉伸的白光OLED,器件的電流效率達到88.6 cd/A,在1000次彎曲循環後器件仍能保持~89%的亮度和~86%的電流效率,在50%拉伸應變下仍能維持~88%的初始亮度。更有趣的是,該直寫印刷工藝可在任意表面(包括彎曲和粗糙表面)印刷導電墨水,實現了曲面OLED和透明OLED,具有多種場景的普適性應用。該研究成果為高性能金屬網格透明電極及其可拉伸光電器件的發展提供了新的研究思路,並且該直寫印刷工藝具有多種場景的普適性應用,有望應用於其他柔性電子器件。
https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907582

使用sp2雜化碳原子作為基本構建單元,可以形成多種碳的同素異形體,如石墨、富勒烯、碳納米管等。近年來,研究者嚐試以苯撐單元替代傳統碳骨架中的sp2碳原子,從而構建具有類似拓撲結構的全芳香族苯撐框架。苯撐籠(phenylene cage)作為這類分子的代表,兼具高度的π共軛性和三維結構特征,具有廣闊的應用前景。目前,苯撐籠的合成主要依賴於L形合成子拚接或金屬介導環化策略。其中,金屬介導環化方法能夠高效地自組裝形成籠狀結構,但相關研究仍較為稀少,主要受限於構建穩定金屬有機籠前體的難度。
本研究首次實現了大尺寸苯撐籠分子PC[10]3的構築。該分子以三個苯撐納米環CM2P8P為結構單元,通過首尾連接形成籠狀結構。單晶X射線衍射分析顯示,PC[10]3呈現出直徑約為2.0 nm的中空三維籠形結構,體現出良好的對稱性與空間完整性。PC[10]3具有優異的光學性質,表現出強烈的藍色熒光發射,熒光量子產率高達96%。
基於催化自由基陽離子形成策略實現活體遊離態Cu(II)動態光聲成像

本研究開發了一種新型光聲探針設計策略,實現了活體內遊離態Cu(II)的原位動態成像。通過系統研究,發現當1,4-二乙基-1,2,3,4-四氫喹喔啉(THQ)響應基團與BODIPY發色團協同作用時,可實現高效單電子分布和合適的氧化電位以響應Cu(II)。因此,該類探針(SPACu)能被遊離態Cu(II)選擇性氧化,形成穩定自由基陽離子,導緻光聲信號從近紅外(NIR)紅移到短波紅外(SWIR),實現比率光聲成像。配體競爭實驗表明,探針SPACu1對遊離態Cu(II)的檢測靈敏度高於配位型探針PACu3(後者受其解離常數Kd影響)。利用該類探針優異的SWIR光聲特性和比率響應行為,選用可穿透血腦屏障的SPACu5探針,成功實現了帕金森病(PD)模型小鼠腦中遊離態Cu(II)的微米級分辨率成像。SPACu5能有效可視化疾病進展及治療早期階段的遊離態Cu(II)動態變化,證明了其在活體Cu(II)成像中的應用潛力。這些發現凸顯了SPACu系列探針在研究遊離態Cu(II)動力學及其生理病理作用方面的巨大潛力。

平衡動態壓力監測材料的靈敏度和檢測範圍仍然具有挑戰性,商用紅寶石(Al2O3: Cr3+)傳感器受到強晶體場的限製,限製了極端條件下的性能。本文介紹了一種在Cr3+摻雜的Ca(Mg,Sc)(Al,Si)O6熒光粉中利用有序到無序結構轉換的創新策略。該方法的藍移靈敏度為15.08 nm GPa−1-2.8倍於有序結構,比商用傳感器高41倍,同時保持了7.5 GPa的寬檢測範圍。此外,增強的結構剛度顯著提高了發光強度和熱穩定性。該研究結果為設計高性能光學壓力傳感器建立了一個強大的範例,顯著解決了靈敏度和探測範圍之間的傳統權衡,在地質勘探和航空航天領域具有廣闊的應用前景。
https://doi.org/10.1002/adfm.202507563
借助多重氫鍵作用,開發出一種室溫下具有高發光性能和優異力學性能的彈性體材料

文章研究了室溫磷光彈性體的製備及其在柔性電子、信息加密和數據存儲等領域的應用潛力。主要創新點在於:1)通過將脲類發光體引入聚氨酯硬段,形成多重氫鍵,製備了具有高發光效率和優異機械性能的室溫磷光彈性體;2)該彈性體在紫外光激發下展現出高達72.1%的絕對量子產率和1079毫秒的磷光壽命;3)該彈性體具有可重複加工性,拉伸強度、斷裂伸長率和韌性分別高達58.3 MPa、1160%和299.9 MJ m−3,並且能夠在極端應變或循環拉伸回複後保持發光性能不變;4)該彈性體的優異性能歸因於多重氫鍵硬段相的微相分離結構;5)該室溫磷光彈性體有望在柔性電子、信息加密和數據存儲等領域得到創新應用。
https://doi.org/10.1002/adma.202505667
一種變色龍式AIE發光體,它展現出六種截然不同但可調控的熱和光可切換狀態
隨著對生物體出色色彩機製的研究不斷深入,人們開始探索將其應用於人工系統,以實現多種功能。傳統的響應性發光材料通常隻能對單一刺激產生響應,限製了控製模式的多樣性和實際應用。本文報道了一種基於色酮的聚集誘導發光 (AIE) 發光材料 Z-CDPM,它能夠通過熱處理和光照射實現六種不同的可調開關狀態,展現出可控的變色行為。該材料涉及五種不同的反應:可逆的 Z/E 異構化、不可逆的環化和消除(在熱處理下)、以及 Z-CDPM 及其熱環化產物在紫外線照射下的光重排。這些狀態的相對獨立性得以有效保持,並通過實驗和理論分析進行了驗證。此外,研究人員還開發了多色圖像、快速響應碼和高級信息加密系統等實際應用,證明了該材料的功能性。這項工作為設計多響應發光材料和多功能系統提供了有效的策略和結構基序,並為仿生智能技術的開發提供了新的思路。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61717-x
通過化學壓力誘導窄帶綠光熒光粉的半高寬(FWHM)變窄,用於具有超高飽和度閾值的激光顯示器
隨著顯示技術的不斷發展,激光顯示憑借其超窄的發射帶寬和高色域等優點,越來越受到關注。然而,綠色激光器的低轉換效率和製備難度限製了其發展。因此,基於藍光激發的綠色熒光材料成為激光顯示技術的關鍵。目前,應用於激光顯示的綠色熒光材料存在發射帶寬較寬、飽和閾值低等問題,難以滿足高色域和高亮度顯示的需求。本文通過化學壓力調控方法,成功實現了窄帶綠色熒光材料Na0.6Rb0.4BaB9O15:Eu2+ (NRBBO:Eu2+)的製備。通過Rb+離子對Na+位點的取代,誘導Eu2+離子從Ba2+位點遷移至Na+位點,有效降低了發射光譜的半峰全寬 (FWHM),並提高了材料的量子效率。NRBBO:Eu2+表現出優異的激光激發性能,在90.7 W mm-2的激光激發下,其光通量達到2081.2 lm,且無光飽和現象。此外,NRBBO:Eu2+還具有良好的陰極射線發光性能和高溫穩定性,使其在高能密度下也能保持穩定發光。基於NRBBO:Eu2+製備的白光LED器件,色域達到NTSC標準的106%,展現了其在顯示領域應用的巨大潛力。
https://doi.org/10.1002/advs.202505385

本文研究了不同程度的氘代對TPE在不同聚集狀態下光物理性質的影響。通過合成部分和完全氘代的TPE衍生物(TPE-5d,TPE-10d,TPE-20d),並結合穩態熒光光譜、時間分辨熒光測量、瞬態吸收光譜和密度泛函理論(DFT)計算,闡明了氘代在調節非輻射衰途徑中的雙重作用。在鬆散堆積的納米聚集體中,增加氘代可以增強光緻發光量子產率(PLQY)並延長熒光壽命,通過降低內部轉換率。相反,在緊密堆積的晶體狀態下,氘代會導緻PLQY降低和壽命縮短,這歸因於Duschinsky旋轉效應(DRE),它增強了模式耦合和內部轉換。此外,氘代顯著延長了藍色有機發光二極管(OLED)器件的工作壽命,與TPE相比,TPE-20d的器件壽命翻了一番。這項工作強調了在聚集水平上評估結構-性能關系的必要性,而不是僅僅在分子水平上,以充分理解和優化AIE現象。這些發現突出了同位素工程在設計和應用光電子學和生物成像領域高效耐用的AIE發光材料中的潛力。
https://doi.org/10.1002/anie.202511678

本文研究了 Li+、Cr3+ 共摻雜的橄欖石 (Mg2SiO4) 熒光粉。Li+ 作為電荷補償劑和對稱畸變劑,抑製了 Cr4+ 的形成,並增強了 Cr3+ d-d 禁忌躍遷的截面。更重要的是,Li+ 促進 Cr3+ 發光中心之間的激發態能量轉移,從而提高了熱穩定性和外量子效率。最佳熒光粉的 EQE 高達 48%,在 960 nm 處具有寬帶發射。基於該熒光粉的近紅外 LED 實現了 356 mW 的輻射功率和 12.9% 的電光轉換效率。這項工作為開發高效、長波長、寬帶近紅外發射材料開辟了新的途徑,可用於生物成像、無損檢測和血管造影等領域。
https://doi.org/10.1002/adma.202508768

該文章探討了室溫磷光材料,尤其是基於有機材料的室溫磷光材料,在光電子、光催化和生物醫藥等領域具有廣泛的應用前景。然而,傳統的單一組分系統受限於效率不高的系間竄越和強烈的非輻射衰減,而主客體二元系統則因其易於製備、可調發射和增強的性能而脫穎而出。文章創新性地提出了一個動態耦合模型,解釋了主客體系統中磷光產生的光物理過程。該模型指出,主客體分子在激發態通過分子間電荷轉移(CT)非共價耦合,形成激發態複合物。複合物的耦合增強了系間竄越效率,而隨後的解耦則使激子轉移到客體的三重態,從而激活了磷光。這種動態耦合過程具有普適性和可調性,通過優化耦合過程,實現了多種顏色的磷光發射,並獲得了迄今為止最長的紅色磷光壽命(2.4秒)。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61714-0

本文提出了一種基於短程電荷轉移(SRCT)策略,通過將弱電子受體/供體基團引入多共振(MR)型TADF發光體中,實現了高效窄帶深藍色餘輝。與傳統的長程電荷轉移(LRCT)相比,SRCT具有更小的激發態偶極矩和更大的單重態-三重態能隙(ΔEST),從而有效抑製了振子耦合和結構弛豫,並降低了反向系間竄越(RISC)速率,最終實現了長達186.48 ms的延遲熒光壽命和高達86.1%的光緻發光量子產率。此外,該材料還表現出18 nm的超窄半峰全寬,顏色純度極高,CIE坐標為(0.156, 0.044),接近BT.2020標準中對純藍色的要求。
https://doi.org/10.1038/s41467-025-61513-7

本文基於苯甲酸衍生物(BCDs)和丙烯酰胺共聚策略,成功製備了一系列具有高效室溫磷光性能的共聚物。研究發現,BCDs酯基取代基團數量與共聚物的磷光性能之間存在有趣的奇偶效應:相比含奇數個酯基的聚合物,含偶數個酯基的聚合物表現出顯著更長的磷光壽命。此外,取代基數量的增加導緻奇偶效應逐漸減弱。這種奇偶效應為理解室溫磷光的光物理過程提供了新的見解。同時,利用共聚物獨特的餘輝特性和優異的水溶性,作者展示了其在光學信息加密和防偽油墨領域的應用潛力。
https://doi.org/10.1039/D5TC01879J
具有室溫超長磷光特性的刺激響應可回收聚合物,可用於防偽
本文提出了一種可持續的策略,通過將(1,1′-聯苯)-4,4′-二磺酸 (BP-2TsOH) 嵌入聚乙烯醇 (PVA) 基質中,製備了具有優異長餘輝發光性能的聚合物薄膜。該薄膜具有長達 2.489 ms 的餘輝壽命和 66.42% 的量子產率。通過摻雜羅丹明 6G (R6G) 和甲基藍 (MB),實現了可調的多色發射。此外,該薄膜還具有刺激響應性和自修複功能。水蒸氣可以破壞薄膜中的氫鍵網絡,從而關閉長餘輝發光;加熱則可以去除水分子,重新形成氫鍵網絡,恢複長餘輝發光。此外,水處理可以修複受損的薄膜,使其恢複機械和光物理性能。該薄膜成功應用於數字加密、解密、防偽和可擦寫設備,具有在信息安全領域的廣闊應用前景。
https://doi.org/10.1002/adfm.202513575
具有簡並單重態-三重態基態和強光緻發光的光穩定三苯甲基基團雙自由基

本文介紹了一類基於三(三氯苯基)甲基(TTM)核心的新型發光雙自由基,這些雙自由基通過吲哚哢唑供體對稱橋接。這些雙自由基表現出純雙自由基特性(y₀)和高達18%的前所未有的光緻發光量子產率(ϕ),解決了穩定、發光有機雙自由基開發中的關鍵挑戰。對於量子傳感和光電子學中的分子色心應用,發光雙自由基是一個艱巨的挑戰。與傳統的從閉殼前體轉化的方法不同,我們通過BUCHWALD-HARTWIG偶聯直接偶聯溴化的TTM自由基。通過電子順磁共振(EPR)、紫外-可見吸收光譜和光緻發光光譜對這些分子的磁性和光學性質進行了全面表征。這項工作將離散TTM自由基的穩健光物理特性與供體橋接的多自旋系統的電子多功能性相結合,為功能性開殼發射體提供了一種有前景的設計策略。
變色龍型AIE發光體:呈現六種不同且可調的熱/光開關狀態

本文報道了一種基於色酮的聚集誘導發光體——Z-CDPM,它可呈現六種不同且可調的熱/光開關狀態,在不同條件下實現可控的熱緻變色或光緻變色行為。具體而言,體系涉及五種反應:可逆的 Z/E 異構化、熱條件下的不可逆環化與消除反應,以及 Z-CDPM 與其熱環化產物在紫外光照射下的光重排。各開關態之間保持相對獨立。實驗與理論分析驗證了設計策略,並揭示了反應的詳細機理;單晶結構進一步確認了產物結構。此外,作者開發了多色圖像、二維碼及先進信息加密系統等實際應用,展示了該體系的實用性。該工作為設計多重響應發光體與多功能體系提供了有效策略與結構基元。