摘要：有机余辉材料因其独特的发光性能和多样化的应用而受到广泛关注。然而，近年来，开发持久、高效、全色余辉体系以及探索简单材料加工策略以拓展新应用仍然是这一领域的挑战。
有机余辉材料因其独特的发光性能和多样化的应用而受到广泛关注。然而，近年来，开发持久、高效、全色余辉体系以及探索简单材料加工策略以拓展新应用仍然是这一领域的挑战。
2025年5月15日，新加坡国立大学刘斌在国际期刊Nature Communications上发表了题为《Full-color processible afterglow organic small molecular glass》的研究论文，Yufeng Xue为论文第一作者，刘斌为论文通讯作者。
在本文中，作者合理设计了一种可加工的分子玻璃，并将其作为主体材料，采用主客体策略来应对这些挑战。通过策略性地对主体进行乙基甲基化修饰，成功构建了一种分子玻璃并捕获了其可加工粘性过冷液态。
通过掺杂不同的结构型掺杂剂，作者开发了具有超长寿命的高效率全色域（从紫光到近红外）余辉体系，并清晰的阐明和验证了其潜在的玻璃形成和余辉机制。
此外，该基体优异的玻璃形成能力及其粘性过冷液使得该玻璃体系能够实现大面积制备、具有多种三维（3D）结构的物体成型，以及制造出柔性的、米级长度的余辉纤维。
本工作为先进纺织品、显示器等领域实际应用提供了重要潜力。
图1：分子玻璃形成周期和设计策略。a）：玻璃形成和老化过程的示意图，包括熔化、玻璃化和分子重组三个阶段，玻璃化是形成无序微观结构的关键步骤；b）：从TPPO到TTPO的对甲基化过程，通过在TPPO的苯环上引入三个甲基基团，破坏了苯环的对称性，导致分子构象的多样性，从而提高了玻璃形成能力和粘性过冷液体行为。
图2：TTPO的玻璃性质。a）：TTPO的合成路线；b）：预测了四种不同的能量构象，其中exo3是最稳定的构象，而exo0是最不稳定的构象，其相对能量比exo3高33.5kJ/mol；c）：通过绘制加热速率的自然对数与结晶温度峰值的倒数之间的关系，得出表观活化能为47±2kJ/mol，表明TTPO具有中等形态稳定性；d）：过冷液体在初始阶段粘度从379Pa·s增加到1057Pa·s，随后迅速结晶，粘度显著增加。
图3：TTPO晶体中的分子间相互作用以及不同掺杂系统的余辉玻璃性质。a）：TTPO晶体中的分子间相互作用，包括C-H···O、C-H···π和C-H···H等多种相互作用，这些相互作用使得TTPO紧密堆积；b）：石英基底、空白TTPO玻璃和不同掺杂系统的透射光谱；c）：p-XRD图表明快速冷却方法制备的玻璃样品没有发生相分离，形成了均匀透明的刚性玻璃固体；d）：在365 nm紫外光激发3s后，TNpP@TTPO系统显示出明亮的黄绿色余辉，寿命为270 ms；e）：掺杂系统显示出从青色到近红外的高效余辉，寿命从3 ms到1695 ms不等；f）：掺杂系统覆盖了从青色到近红外的全色域；g）：不同掺杂系统的寿命，寿命范围从3 ms到1695 ms，表明TTPO可以作为多种结构掺杂剂的优秀余辉宿主。
图4：不同掺杂系统的发光机制研究。a）：在紫外光激发下，掺杂系统显示出明亮的余辉；b）：余辉性质时间分辨光谱（TRES）比较表明BrPhBd@TTPO系统的余辉强度明显高于BrPhBd@PMMA系统；c）：BrPhBd@TTPO的寿命为 ms，显著短于TTPO薄膜的42 ms；d）：掺杂系统的光物理过程的Jablonski图，包括单重态到三重态的系间穿越（ISC）、三重态-三重态能量转移（TTET）、内部转换（IC）、荧光和磷光等过程。
图5：TTPO玻璃系统的加工演示，a）：通过玻璃化技术，成功制备了直径为3.0 cm的均匀透明余辉玻璃；b）：通过热压粘性过冷液体，制备了具有3D结构的NUS印章；c）：从粘性过冷液体中成功拉制出米级长度的纤维，这些纤维具有良好的柔韧性和机械强度，可以承受高达500 mg的重量而不断裂。
综上，作者设计一种可加工的分子玻璃（TTPO），并将其作为主客体策略中的主体材料，成功开发出具有超长寿命的全色域（从紫光到近红外）有机余辉体系。
通过在主体分子中引入甲基基团，破坏了苯环的对称性，从而实现了分子构象的多样性、优异的玻璃形成能力和温度依赖的可加工粘性过冷液体状态。
TTPO分子玻璃的优异玻璃形成能力和其粘性过冷液体状态，使得该玻璃体系能够实现大面积制备、具有多种3D结构的物体成型，以及制造出柔性的、米级长度的余辉纤维。
这些特性为TTPO基余辉体系在先进纺织品、显示器、柔性电子设备等领域的实际应用提供了重要的潜力，有望推动有机余辉材料在更多创新设备中的应用。
Xue, Y., Xie, Z., Yin, Z. et al. Full-color processible afterglow organic small molecular glass. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59787-y.
来源：朱老师讲VASP
