Fluolab【Angew. Chem.】200 米长、20 厘米宽，突破性光学薄膜研究：兼具光致变色和磷光特性的大面积超薄有机薄膜
简介
本研究构建了一种由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）作为基体的掺杂系统。通过引入具有显著光致变色和磷光特性的 2,2′-二苯基-3,3′-双苯并呋喃（DBF）作为客体分子，实现了超薄光学薄膜的制备。
摘要
本研究开发了一种同时具有光致变色和磷光特性的超薄有机薄膜。通过将 2,2′-二苯基-3,3′-双苯并呋喃（DBF）掺杂到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）中，成功制备了 200 米长、20 厘米宽、厚度仅 60-70 微米的透明均匀薄膜。该薄膜表现出优异的热稳定性、光敏性和抗光疲劳性，具有工业化应用潜力。
研究结果与讨论
客体分子的合成与表征
DBF 分子通过既定方法合成，结构和纯度通过核磁共振（NMR）光谱、单晶 X 射线衍射和高效液相色谱确认。DBF 在溶液状态下表现出 401 nm 的蓝色荧光，荧光量子产率为 28%。在聚集态下，荧光峰红移至 424 nm，荧光量子产率仍为 28%。低温（77K）下，DBF 表现出明亮的黄色磷光，寿命为 260 ms。
掺杂系统的构建与表征
使用热熔法制备 DBF/PET、DBF/PS 和 DBF/PVC 薄膜，研究了不同客主体质量比下薄膜的光学性能。实验表明，当客体质量分数为 0.5%时，薄膜表现出最佳的磷光发射和光致变色效果。所有掺杂材料在移除激发源后均表现出 3 秒左右的明亮黄色余辉，证明了其磷光活性。
光致变色性能研究
DBF/PET 薄膜在 365 nm 紫外光照射下颜色由透明无色变为深红色，移除紫外光后在白光照射下恢复至原本的无色状态，表现出优异的光致变色性和可逆性。即使在液氮环境下，DBF/PET 薄膜仍能表现出显著的光致变色性能。
磷光与光致变色的关系
不同刚性程度的聚合物基体对掺杂材料的光学性能有显著影响。DBF/PVA 和 DBF/PVP 薄膜表现出磷光但无光致变色性，而 DBF/PP 和 DBF/PE 薄膜则相反。结果表明，基体需要具备一定的刚性和弹性，以同时实现磷光发射和光致变色特性。
结论
本研究通过将具备光致变色和磷光特性的 DBF 分子掺杂到常用聚合物中，成功制备了兼具这两种光学特性的超薄有机薄膜。薄膜具有优异的热稳定性、光敏性和抗光疲劳性，且可直接应用于工业生产，极大提升了传统聚合物的技术价值。
参考文献
Chen, C. et al. Large‐area, Ultra‐thin Organic Films with Both Photochromic and Phosphorescence Properties. Angew Chem Int Ed e202501448 (2025) doi:10.1002/anie.202501448.