科學家利用有機材料產生夜光，性能提高10倍

夜光材料在日常生活中會應用于應急標志、手表和油漆。這種實用的特性推動了一個價值約4億美元的全球市場。但是，按照目前的技術，需要無機晶體來產生夜光，以達到高水平的性能，同時還需要稀土金屬和超過1000攝氏度的溫度條件。

近日，來自日本沖繩科技大學研究生院（OIST）和九州大學（Kyushu University）的研究人員開發了一種通過有機材料來產生夜光的方法，且這種有機材料很容易獲取。

研究人員表示，有機材料不僅比無機材料更容易獲得和使用，而且它們也是可溶的，這可能有助于夜光物體的使用變得多樣化，因為這種特性可以添加到油墨、薄膜和紡織品中。另一個重要的應用是它們在生物成像方面的潛在用途，這可能為健康科學帶來好處。

早在2017年，研究人員首次表明，兩種有機材料可以創造出夜光效果，這是一個巨大的成功。但是，與無機品種相比，其性能幾乎弱了100倍。

以往的研究中，研究人員必須使用紫外線來產生發射，必須進入一個黑暗的房間才能看到光線，而且不能將樣品暴露在氧氣中。

現在，研究人員使用三種有機材料，并改變所使用的分子，他們得到了一個更好的結果，比以往的效率提高了10倍。

研究工作中，展示的是一個創造夜光效應的四階段過程——電荷轉移、分離、重組，以及最后的發射。在分子內，電子依偎在空穴中。該過程的一個重要部分是將電子與空穴分離。當兩者重新聚集在一起時，就會產生光亮。

在這項新研究中，研究人員以不同的方式做了幾件事。首先，他們使用的分子確保了移動的是空穴而不是電子。這種空穴擴散系統減少了分子與空氣反應的概率，因此確保了樣品在暴露于氧氣時也能發光。

其次，研究人員加入了第三個組件——空穴捕集器，它使電子和空穴分離的時間更長，允許更多的空穴建立起來，并增加由此產生的發射期。最后，他們使用的是需要較少的能量來處理的不同步驟之間移動的分子，從而確保整個過程用了較少的能量，并允許在可見光下產生排放，而不僅僅是紫外線。

研究人員表示非常興奮，通過調整方法，成功地將有機分子的性能提高到以往的10倍。下一步研究將繼續努力調整，直到有機材料與無機晶體產生的性能可相媲美。

題為Organic long-persistent luminescence stimulated by visible light in p-type systems based on organic photoredox catalyst dopants的相關研究論文發表在《自然-材料》雜志上。

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論文原文：

https://www.nature.com/articles/s41563-021-01150-9

標簽： 有機材料 夜光