近日，材料學(xué)院彭鋒教授課題組在纖維素室溫磷光材料研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究論文以“Red and Time-Dependent Phosphorescence Color Generated from Cellulose Carbonized Polymer Dots via Precise Core-Shell Structure Modulation”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》（IF = 19）。
木質(zhì)纖維生物質(zhì)（纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等）憑借固有的發(fā)光特性、資源豐富性、可再生性和生物相容性，成為替代石油基聚合物構(gòu)建室溫磷光（RTP）材料的理想選擇。然而，由于缺乏高度共軛結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)分子難以縮小能隙以產(chǎn)生長(zhǎng)波長(zhǎng)磷光，大多數(shù)生物質(zhì)基RTP材料主要展現(xiàn)藍(lán)色或綠色的靜態(tài)磷光，限制了實(shí)際應(yīng)用。將生物質(zhì)分子直接轉(zhuǎn)化為紅色和顏色動(dòng)態(tài)可調(diào)的RTP材料是領(lǐng)域內(nèi)挑戰(zhàn)性難題。
圖1 通過(guò)精準(zhǔn)核-殼結(jié)構(gòu)調(diào)控策略實(shí)現(xiàn)CPDs的紅色和時(shí)間依賴(lài)RTP
針對(duì)以上挑戰(zhàn)，材料學(xué)院呂保中副教授、彭鋒教授在木聚糖碳化聚合物點(diǎn)RTP材料的研究基礎(chǔ)上（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 1294-1304; Nat Commun. 2025, 16, 7473），以羧甲基纖維素為碳前驅(qū)體，通過(guò)乙二胺交聯(lián)將其轉(zhuǎn)化為碳化聚合物點(diǎn)（CPDs），基于核-殼結(jié)構(gòu)調(diào)制策略，激活纖維素CPDs的紅色和時(shí)間依賴(lài)性變色磷光。如圖1所示，CPDs展現(xiàn)出核-殼雙磷光發(fā)射中心：分別是發(fā)射為535 nm的殼結(jié)構(gòu)綠色磷光中心和發(fā)射為610 nm的核結(jié)構(gòu)紅色磷光中心。通過(guò)控制反應(yīng)條件精準(zhǔn)調(diào)節(jié)核-殼結(jié)構(gòu)，可精確調(diào)控核-殼雙磷光發(fā)射中心的比例，實(shí)現(xiàn)從紅色到綠色轉(zhuǎn)變的時(shí)間依賴(lài)動(dòng)態(tài)磷光。本研究為實(shí)現(xiàn)纖維素的紅色和時(shí)間依賴(lài)變色磷光提供了一種高效的方法，并深入揭示了纖維素CPDs的磷光發(fā)射機(jī)制，為該領(lǐng)域的研究提供了新的見(jiàn)解和參考。
博士研究生高倩（現(xiàn)入職安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)）、史美超為共同第一作者，呂保中副教授和彭鋒教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（32225034）、國(guó)家自然科學(xué)基金（22308028）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助（JCYJ202501）等項(xiàng)目的資助。
