把发光分子关进“笼子” 让“有机夜明珠”光芒更甚

  在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  早在炎帝时期,人类就发现了长寿命发光的余辉现象,也就是人们常说的“夜明珠”,经过千百年的发展,余辉发光现象依旧常见于无机发光材料,即能发出磷光的高标准天然无机材料。近年来,科学家们一直希望设计出高效的能长时间保持余辉的有机室温磷光材料。

  这种执着,让科研工作者们距离梦想更进一步。近日,中国科学院院士黄维、南京工业大学教授安众福联合新加坡国立大学刘小钢教授,提出“发色团限域”策略,最终实现了分子态高效蓝色室温磷光,成果发表于国际顶尖学术刊物《自然·材料》。

  研究团队还“一光多用”,开发出具有多重应用价值的磷光材料器件,并尝试将其应用到指纹识别中。值得一提的是,该材料黏附指纹的能力较强,在鼠标、手机、水杯、档案袋、金属等日常生活中常见物体上,均能很好地显示出来指纹。虽然目前这些应用还处于实验室阶段,但对科研人员来说,这些探索对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义,同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。

  妙手偶得,推开有机室温磷光世界一扇窗

  于茫茫黑夜中熠熠闪光的夜明珠,被视为人间宝物。传统的夜明珠,是一种在撤去激发光源后,仍能持续发光的特种蓄光型材料,也被称为磷光材料或长余辉材料。

  有机超长磷光材料,被业界誉为“有机夜明珠”,近年来备受关注。继2019年“有机超长磷光材料”首次入选中国科学院与科睿唯安联合发布的《研究前沿》化学与材料科学领域的Top10热点前沿后,2020年该研究方向——有机室温磷光材料再次入选。

  目前,中国、新加坡、美国、英国、日本等国科研人员在有机室温磷光材料领域做了很多重要工作,通过引入溴/碘等重原子、引入芳香碳基、形成晶体等具体方法,合成了多种有机室温磷光材料。

  “以往,室温磷光材料通常是含贵金属的无机物或金属有机化合物,这些金属在地表的丰度很低、存量有限,而且价格昂贵,例如铱、铂。所以越来越多的研究,开始集中于不含金属的纯有机磷光材料上。纯有机化合物的磷光材料,多由碳、氢、氮等元素构成,他们在地表含量高,合成相对简单,但它们要被限制在77K,即零下196摄氏度的环境中才能长时间发光。”论文的通讯作者之一安众福说,2010年他还在读博士时,开始研究能够超长时间发光的有机磷光材料,自此打开了磷光世界一扇窗。

  2010年的一个傍晚,安众福像往常一样,将有机磷光材料样品附着到硅胶板上,在关掉紫外灯的瞬间,眼前突然闪过一道亮光。

  “我不敢相信自己的眼睛,一般情况下,材料只在紫外灯照射下才会发光,关掉灯亮光也会随即消失。”安众福不甘心,又试了一遍,一闪而过的光依旧存在。他当即换了短波长的紫外灯去照硅胶板上的样品,这时,不但出现了一道余辉,还持续了10秒左右。

  安众福既惊喜又惊诧,有机材料通常很难观测到室温磷光,一般在低温下比较容易实现。而且,在有机材料科学实验中,撤去激发光源后还能发光数十微秒即为“长时间”发光,而他们观测到的磷光却可发光约10秒。他们把这种材料定义为“有机超长余辉材料”。

  在导师、中国科学院院士黄维等人的指导下,2015年,安众福所在的科研团队,在世界上首次设计并制备了多个系列的室温单组份有机长寿命磷光材料。

  受“冷冻”启发,独特结构提高发光效率

  6年前让安众福在有机室温磷光材料领域“初啼新声”的那项研究,核心在于首次提出的“H—聚集结构稳定三重态激子”的设计思想。这种结构设计的研究思路,让研究团队获得一系列新型的小分子和聚合物纯有机超长磷光材料。此次发表的成果,亦能寻得其中痕迹。

  “促进单重态和三重态之间的系间窜越,抑制三重态激子的非辐射跃迁是实现纯有机室温磷光的关键。”安众福指出,由于三重态激子的耗散途径很多,如延迟荧光、三重态—三重态湮灭等,这严重影响纯有机室温磷光性能的提升。

  “我们阅读大量文献并做了很多尝试后发现,在77K的低温环境中,被冻住的蓝磷光材料更容易高效发光。这启发我们,在室温下限制磷光材料中分子运动,是不是也可以实现蓝色磷光材料的高效发光?”安众福说,在此次研究中,团队基于强作用力的离子键,创造性地提出“发色团限域”策略,他们以均苯四甲酸(PMA)这一多羧酸化合物为研究模型,通过结构设计,合成了均苯四甲酸四钠盐(TSP)的高效蓝色室温磷光离子晶体材料。

  “这相当于把磷光材料的分子包裹在一个由离子键搭建的笼子里,离子键包围在分子周围,周围的抗衡离子将发光的分子,也就是发色团,限定在一个刚性、孤立的笼子里。各个方向的抗衡离子和发色团相互牵制,形成稳定的结构。同时,羧酸基团不仅可以形成离子键,而且还有利于促进激子的系间窜越。”安众福介绍,光激发后,有机离子晶体TSP呈现明亮的蓝色长余辉现象,其寿命可达168.39毫秒。

  “研究发现稳态光致发光光谱和磷光光谱几乎完全重叠,仅在325纳米处出现一个极小的荧光峰。较大的磷光峰占比从侧面说明了其高效的磷光效率,磷光效率高达66.9%。”安众福兴奋地说。

  一光多用,在多个领域展现应用前景

  最简单的分子却能实现最优异的磷光性能,为了进一步验证“发色团限域”策略实现分子态高效室温磷光的普适性,该团队调整抗衡离子和发色团单元,设计合成了5个蓝色磷光材料、2个绿色磷光材料和5个黄色磷光材料,均实现了长寿命、高效室温磷光。其中,蓝色室温磷光发光效率高达96.5%。

  有机离子晶体的高效长余辉和水溶性特征,也让团队看到理想照入现实的希望。他们基于离子晶体TSP制备了加密墨水,通过喷墨打印技术,将有机室温磷光材料TSP打印到需要显示的位置,实现了材料在数据安全方面的应用。

  记者看到,在一张纸上,写有“My hometown Nanjing is a charming, bustling, metropolitan city with a long history”。在普通日光下,打印出的纸张看上去平淡无奇。但关掉光源后,“Materials”的蓝色加密信息显示出来,这些蓝色字母的颜料便来自有机室温磷光材料TSP。

  基于该材料的喷墨打印加工性能,团队还打印了高精度的世界地图,进一步展示了该类材料在加密墨水方面的应用潜力。

  不仅于此,这类离子化合物还能与指纹中的油脂等富羟基结构结合,用于指纹识别。

  记者看到,在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。

  “我们将TSP材料研磨成粉末,洒在鼠标、手机等介质的表面,TSP可以与指纹中的油脂发生作用,就会显示出指纹的轮廓。”安众福解释。

  值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  “雷达探测时,会在屏幕上显示位点信息,将TSP植入雷达显示材料中,在电流驱动下,不仅实现了0—9数字的余辉显示,而且因为余辉停留的时间长,可以显示出目标移动的距离和方向轨迹,有利于雷达扫描的示踪显示。”安众福展望,这种显示效果还可以用于医学影响成像,将磷光材料注入生命组织中,在光激发后,可以清楚看到组织中的成像轮廓,但这还需要大量的实验测试。

  不过,目前的加密、指纹识别、雷达示踪等尝试都还只是在实验室阶段,要进入产业化还需要长时间的积累和验证。“科研人员的使命是应社会发展需要,不断革新,推动社会变革。”安众福说。

  来源:科技日报

#健康养生保健常识##中医保健养生# 中医教你如何调理自汗与盗汗:
中医认为,若是白天经常出汗,稍一活动就加重者,称为自汗,多因脾肺气虚引起,常表现为气短乏力、身体倦怠、容易感冒、面白少华或伴畏寒等症状。
若在睡眠时出汗,醒后自止者,甚至湿透衣被,则称为盗汗,多为阴虚所致。
常伴有手脚心燥热、口干咽燥、失眠、颧红等症状。
若出现自汗、盗汗,除了请中医师辨证治疗外,还应做好日常生活的调理。
气虚自汗者,宜常食蜂蜜、山药、大枣、黄芪、浮小麦、莲子、芡实、山药等补气固表的食物。
阴虚盗汗者应该食用滋阴补肾的食物,如甲鱼、猪肾、鸭肉、黑豆、枸杞子、乌梅、银耳、百合等。
黄芪粥粳米50克,黄芪25克,将洗净的粳米与黄芪共入砂锅,加入适量水煮粥食用。
适用于时时自汗,活动后汗出增多,汗出恶风,稍劳加重,感冒,气短乏力等症状调理。
石斛西洋参老鸭汤鸭肉250克,石斛15克,西洋参10克,盐适量。
将鸭肉洗净切块,大火烧开去浮沫,加入石斛、西洋参,砂锅内加水,大火烧开,文火大约煮两个小时,加盐调味即可。此药膳有益气养阴的功效,适合气阴亏虚、神疲乏力、口干舌燥、自汗盗汗等人群。 https://t.cn/R2WxXZe

#正观漫读#【妻子遇难前的短信,写着夫妻感情的真相】​01

8月11日至12日,湖北随县柳林镇遭遇极端强降雨,致8000余人受灾、21人死亡、4人失联。

柳林镇全镇平均积水有3.5米深,人们在睡梦中惊醒,惶恐逃离。

凌晨5点,季保全收到了在超市上夜班的妻子龚仕慧,发来的一条短信:

“我好(如)果死了,你在床底下拖鞋袋子里好好找找,还有一点存款。”

短短25个字,让他心如刀割。

季保全连忙回拨过去,但电话那头,却已经无人接听。

他想冲出门去救妻子,可到了一楼才发现,洪水早已淹没整个街道,他被困在原地,根本无法出门。

妻子工作的超市,只有一楼,没办法向高处转移,而他现在空有一身力气,也只能苦苦在原地等待,祈祷妻子能平安归来。

在这漫长的几个小时里,他如坐针毡。

等洪水消退一些,他立马蹚水出门,不顾危险,冲到妻子所在的超市。

然而最不愿看见的一幕,还是发生了。

妻子倒在地上一动不动,早已没了呼吸。

他心如死灰,找来一块白布,遮在妻子身上。

昨天出门还和自己说声再见的人,今天过后,再也无法相见了。

此时想起那条短信,不禁泪流满脸。

眼见水位逐渐升高,逃生无望,绝望的妻子没有抱怨,没有呼天抢地,在生死关头给了丈夫她最后的关心。

告诉他家里的存款在哪儿,告诉他好好活下去。

他们不过是一对世间的平常夫妻,却有着如此令人动容的深情。

这世上,所有刹那间爆发出的伟大感情,皆藏于平凡人日复一日的琐碎之中。

02

今年清明假期,已经许久没回过家的李家兴,好不容易盼来了长假,想带着妻子从工作的地方,一起回老家看看。

他们抢到了站票,搭上回家的台铁。

列车在穿过大清水隧道时,一辆工程车从上面滑落,恰好与它相撞。

从天而降的一场意外,在短短10秒时间内,就将所有人带到生死边缘。

车头被摧毁,车厢严重变形,列车瞬间脱轨。

在察觉到危险来临的一瞬间,丈夫李家兴,死死将妻子护在怀里。

一块铁板砸落下来,狠狠砸在了他的身体上,而他却始终没放开怀里的妻子。

妻子受了轻伤,而他,只剩下了最后一口气。

最后救援人员赶到,妻子活了下来,而李家兴却因受伤太重,不幸离世。

都说患难见真情,可往往看见真情的时候,却凭空多了许多遗憾。

或许爱情的伟大之处,就在于当生活里发生意外时,每个人的第一反应,都想着要保护对方周全。

去年8月份,山东济宁仓库发生爆炸,附近一家快递站里的玻璃,瞬间全被震碎。

随后,仓库又发生了第二次爆炸,丈夫在那一瞬间,翻身搂住妻子,将她按在墙角,用身体给她遮挡伤害。

在危险来临前,他下意识地冲到妻子面前,想用身体提供一个庇身所,牢牢护住对方。

2018年,台湾花莲发生了6.5级地震。

在地震发生前1秒钟,妈妈正抱着孩子在床上睡觉。

丈夫感受到摇晃,立马放下手中的活,飞扑过来抱住妻子和孩子,用自己的身躯,保护她们母子安好。

2017年,一对情侣在九寨沟旅行,在旅行结束准备返回时,突然发生地震。

大石头从山路两旁滚下来,砸向大巴车,车窗玻璃破碎成一地。

在玻璃碎片与飞石袭来的时候,男孩子突然紧紧抱住女孩,将她裹在自己的大衣之内。

纳博科夫说过:

有三样东西是无法隐瞒的,它们是咳嗽、穷困和爱;

有三样东西是无法挽留的,它们是时间、生命和爱。

在深爱面前,磨难和生死,都无足轻重。

人往往只有经历过生死和灾难,才能看清爱情的伟大。

03

年轻的时候,我们总以为爱情需要轰轰烈烈,需要惊天动地,等后来才明白:

所有轰轰烈烈的感情,背后都是苦难和悲剧。

那些细水流长、鸡毛蒜皮,才是幸福的本相。

作家刘娜说过:

“爱情的本质,是一份信赖对另一份信赖的叠加,一个生命对另一个生命的托付,一颗灵魂对另一颗灵魂的治愈。”

或许我们大多人一生,都不会面临这种生死关头的抉择,不会遇到这种伟大的感动。

而我们要寻找的那种感动,其实一直就隐藏在我们身边。

但在这岁月静好的日子里,这种伟大或许永远也不会显现出来。

取而代之的,是日常生活中的互相拌嘴,互相搀扶。

在不会面临生死诀别的日子里,日复一日的平凡和琐碎,才是生活里爱情的常态。

平淡如水的日子里,藏着的是温润绵长的幸福;

锅碗瓢盆的烟火中,藏着的是相濡以沫的深情。

对我们来说,能把每个平凡的日子过好,学会在琐碎的生活里拥抱对方,或许才是爱情的真正意义。(作者 洞见ADC)

(黄河评论信箱:zghhpl@163.com)(via:洞见微信公号)


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