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隨著社會的快速發(fā)展和電子顯示設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，新型信息顯示與保密材料獲得了極大關(guān)注。電致發(fā)光變色（electroluminochromism）材料是一種新興的電驅(qū)動發(fā)光響應(yīng)材料，在電場刺激下，材料的光致發(fā)光特性發(fā)生顯著可逆變化，為其在多功能光電器件方面的應(yīng)用提供了新思路。目前電致發(fā)光變色材料的電刺激響應(yīng)行為多集中于發(fā)光強度的變化，而在其它光學(xué)維度（如發(fā)射波長、壽命）的響應(yīng)鮮有研究。

近日，南京郵電大學(xué)黃維院士、趙強教授團隊通過分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微修飾，精準(zhǔn)調(diào)控分子能級，實現(xiàn)了一系列含紫精結(jié)構(gòu)銥配合物的電致變色響應(yīng)，并巧妙通過電刺激對銥配合物激發(fā)態(tài)的調(diào)控將電致發(fā)光變色響應(yīng)行為拓展到發(fā)光強度、波長、壽命多個光學(xué)維度。

一、多維度電致發(fā)光變色行為調(diào)控

1.“開-關(guān)型”電致發(fā)光變色。配合物1-3中，中性聯(lián)吡啶配體上的紫精單元作為電子受體，猝滅配合物的發(fā)光。配合物被電刺激還原后，發(fā)光開啟。這類銥配合物對電刺激表現(xiàn)出可逆的“開-關(guān)”發(fā)光響應(yīng)。通過環(huán)金屬配體的修飾，可以很容易地調(diào)節(jié)開啟后的發(fā)光顏色。

圖1 a)配合物1-3的結(jié)構(gòu)及對電刺激的結(jié)構(gòu)響應(yīng) b)可逆的電刺激發(fā)光響應(yīng)

2.“波長響應(yīng)型”電致發(fā)光變色。配合物4-6中，紫精單元修飾在帶負(fù)電荷的環(huán)金屬配體上。電刺激顯著改變了紫精取代基的推拉電子效應(yīng)，促使配合物在兩種不同的發(fā)射激發(fā)態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)配合物發(fā)光在波長以及壽命上的響應(yīng)。

圖2 a) a)配合物4-6的結(jié)構(gòu)及對電刺激的結(jié)構(gòu)響應(yīng) b)可逆的電刺激發(fā)光響應(yīng)c)配合物5d對還原劑的壽命響應(yīng) d) 配合物5的電刺激壽命響應(yīng)

二、電致發(fā)光變色配合物在信息顯示及保密器件中的應(yīng)用

借助以上電致發(fā)光變色行為的精確操縱，課題組實現(xiàn)了材料在信息顯示及保密器件中的應(yīng)用。分別借助兩類不同電致發(fā)光變色行為，設(shè)計了開關(guān)型和變色型信息顯示器件。

圖3 a) 開關(guān)型信息顯示器件展示 b) 變色型顯示器件展示

為了展示兩類電致發(fā)光變色行為在信息保密器件中的應(yīng)用，課題組進(jìn)一步設(shè)計了開關(guān)型配合物7，通過引入共軛結(jié)構(gòu)，將發(fā)光開啟后的波長調(diào)控到人眼無法識別的近紅外區(qū)，由此借助近紅外相機實現(xiàn)了信息的讀取。

圖4 a)銥配合物7的結(jié)構(gòu) b)肉眼無法識別的近紅外區(qū)域的發(fā)光強度變化 c)近紅外相機信息解密

配合物5在電刺激前后發(fā)光顏色幾乎不變，而壽命出現(xiàn)顯著變化，可用于時間分辨光學(xué)信息保密，借助壽命成像系統(tǒng)實現(xiàn)信息讀取。

圖5 a) 肉眼無法觀察電刺激下發(fā)光壽命的變化 b）時間門成像技術(shù)讀取信息c）壽命成像技術(shù)讀取信息

該工作系統(tǒng)全面地通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控，實現(xiàn)了電致發(fā)光變色材料的多維度發(fā)光響應(yīng)，有望為電致發(fā)光變色材料的發(fā)展和應(yīng)用開辟新的方向。

參考文獻(xiàn)：

Wang, X.; Kuang, J.; Wu, P.; Zong, Z.; Li, Z.; Wang, H.; Li, J.; Dai, P.; Zhang, K. Y.; Liu, S.; Huang, W.; Zhao, Q., Manipulating Electroluminochromism Behavior of Iridous-Bridged Viologens through Ligand Engineering for Information Display and Encryption, Adv. Mater. 2021, 2107013.