南邮大学研发出室温长寿命荧光有机防伪标识

May 2021


含硼有机化合物是一类颇具潜力的室温长寿命荧光材料。硼原子自身空p轨道和吸电子特性使其可以通过形成氢键而加强分子间作用力,促进系间窜越(ISC),从而延长荧光寿命。

 

南京邮电大学陈润锋课题组发表了一种含硼的长寿命深蓝荧光有机材料。该材料室温下经紫外光激发后呈现出深蓝色荧光,可持续长达5秒。且材料湿水后荧光亮度更高,荧光量子效率位列已报道的有机荧光剂前列。此外,这种荧光材料可以被打印在纸上作为防伪标识。

 

一、荧光材料通过将1,4-苯二硼酸(BDA)荧光体掺入氰尿酸(CA)载体(图1a)制成。CA与BDA间形成氢键。氢键能够抑制BDA受紫外照射激发后的非辐射衰减(non-radiative decay)过程,从而延长荧光寿命。干燥条件下,CA:BDA材料的蓝色荧光寿命高达5.08秒。

 

 

1. 本文报道的荧光材料组分及其发光性能。图源:Angew. Chem.

 

二、水响应功能:水能与1,4-苯二硼酸和氰尿酸互相形成氢键,增加氢键数量,增强氢键网络(图1b),提高荧光效率。室温下CA:BDA经紫外线(254 nm)照射后发出波长为406 nm的深蓝色荧光,量子效率为16.1%。吸收20 wt.%水后,由于系间窜越和三重态发射过程发生概率增大,材料的荧光量子效率提升至37.6%,显得更加明亮(图1c)。

 

三、利用喷墨打印机可将CA:BDA的水分散液打印到纸上,制成防伪图标(图2a)。打印的图案在日光或紫外光照射下并不可见,但撤除紫外光照射后便会产生肉眼或相机可见的明亮深蓝色荧光,持续数秒(图2b)。该光学性质使CA:BDA荧光材料可被用来印刷防伪标识。

 

 

2. 荧光材料的打印与其长寿命荧光防伪标识的应用。图源:Angew. Chem.



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