【Adv.Mater.】1500 秒稳定发光！抗氧化策略全面提升光激活室温磷光材料耐久性

文章标题：Manipulating Room Temperature Phosphorescence Stability of Photoactivated Materials for Multiplex Optical Applications
通讯作者：Zhongfu An
文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202522504

文章概要

引言

室温磷光（RTP）因其长寿命、大斯托克斯位移和高激子利用率，在信息加密、OLED、生物成像和显示技术等领域展现出巨大潜力。然而，纯有机体系中自旋轨道耦合弱、非辐射衰减强，使得高效RTP的实现长期受限。近年来，通过重原子效应、孤对电子引入、刚性环境构筑等策略，研究者显著提升了RTP效率与寿命，并进一步拓展至手性、力学响应、光响应等多功能体系。

其中，光激活型RTP材料因可实现远程、非接触、高时空分辨的光调控而备受关注。然而现有研究多集中于短时紫外照射下的瞬态发光行为，对于长时间光照条件下的磷光稳定性及其衰减机制仍缺乏系统研究。本研究以三种三嗪-咔唑类分子（TOC、TOP、TOD）为客体，构筑PMMA基光激活RTP薄膜，揭示其在持续光照下的“增强—衰减”动力学行为，并提出抗氧化策略实现高稳定RTP，为光学加密与多维信息存储提供新材料基础。

主要实验及结论

研究首先发现，TOP-PMMA 薄膜在初始状态无磷光，但经 365 nm 紫外光照 30 秒后出现可持续 7 秒的光激活磷光。然而，随着照射时间延长至 2–10 分钟，磷光强度迅速衰减至最大值的 13%，且无法再次激活，呈现显著的非耐久性。进一步的光谱与寿命测试显示，持续光照导致磷光寿命从 475 ms 降至 36 ms，且衰减速率随光强增强、薄膜变薄而加快，表明氧渗透与光氧化过程密切相关。

机理研究表明，TOP 分子在光照下会与三线态氧（³O₂）发生能量转移，生成单线态氧（¹O₂）。短时照射时，氧被快速消耗，磷光得以激活；但长时照射下，¹O₂ 持续累积并氧化客体分子，引发结构破坏，导致磷光不可逆衰减。UV–vis、NMR 及 DPBF 探针实验均证实了光氧化过程的发生。

为解决稳定性问题，研究者引入抗氧化剂 BHT。结果显示，加入 400% BHT 的 TOP-PMMA 薄膜在 1500 秒连续照射后仍保持 96% 的磷光强度，寿命几乎不变，且 UV–vis 吸收衰减显著减弱。DPBF 探针实验进一步证明 BHT 有效清除 ¹O₂。循环照射实验中，薄膜在累计 15000 秒光照后仍保持 56% 初始强度，表现出显著的耐久性提升。

该策略同样适用于 TOC、TOD 体系及其他聚合物基体（如 PVP），并可实现从蓝光到橙光的多色稳定磷光薄膜构筑。最终，研究展示了这些动态RTP薄膜在时间编码加密、可擦写光学标签、多色图案显示、多维信息存储等方面的应用潜力。

总结及展望

本研究系统揭示了光激活有机RTP材料在长时间照射下的磷光衰减机制，明确了单线态氧引发的光氧化是导致不稳定性的核心因素。通过引入抗氧化剂 BHT，研究者成功构筑了可在 1500 秒光照下保持 96% 强度的高稳定多色RTP薄膜，实现了材料耐久性的跨越式提升。

这些材料兼具可加工性、颜色可调性、动态光响应与高稳定性，为未来高端显示、光学加密、多维信息存储、柔性光电子器件等领域提供了新的材料平台。未来研究可进一步探索更高效的抗氧化体系、可再生光激活机制，以及在微纳结构中的集成应用，以推动RTP材料在实际光电子技术中的落地。