南京邮电大学IAM团队实现新材料电致发光变色行为精准调控 – 化学慧

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研究背景

随着社会的快速发展和电子显示设备的不断更新换代，新型信息显示与保密材料获得了极大关注。电致发光变色（electroluminochromism）材料是一种新兴的电驱动发光响应材料，在电场刺激下，材料的光致发光特性发生显著可逆变化，为其在多功能光电器件方面的应用提供了新思路。目前电致发光变色材料的电刺激响应行为多集中于发光强度的变化，而在其它光学维度（如发射波长、寿命）的响应鲜有研究。近日，我们通过分子结构的细微修饰，精准调控分子能级，实现了一系列含紫精结构铱配合物的电致发光变色响应，并巧妙通过电刺激对铱配合物激发态的调控将电致发光变色响应行为拓展到发光强度、波长、寿命多个光学维度。

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研究内容

一、多维度电致发光变色行为调控

1.“开-关型”电致发光变色。

配合物1–3中，中性联吡啶配体上的紫精单元作为电子受体，猝灭配合物的发光。配合物被电刺激还原后，发光开启。这类铱配合物对电刺激表现出可逆的“开-关”发光响应。通过环金属配体的修饰，可以很容易地调节开启后的发光颜色。

▲图1 a)配合物1–3的结构及对电刺激的结构响应 b)可逆的电刺激发光响应

2.“波长响应型”电致发光变色。

配合物4–6中，紫精单元修饰在带负电荷的环金属配体上。电刺激显著改变了紫精取代基的推拉电子效应，促使配合物在两种不同的发射激发态之间可逆转换，实现配合物发光在波长以及寿命上的响应。

▲图2 a)配合物4–6的结构及对电刺激的结构响应 b)可逆的电刺激发光响应c)配合物5d对还原剂的寿命响应 d) 配合物5的电刺激寿命响应

二、电致发光变色配合物在信息显示及保密器件中的应用

借助以上电致发光变色行为的精确操纵，我们实现了材料在信息显示及保密器件中的应用。分别借助两类不同电致发光变色行为，设计了开关型和变色型信息显示器件。

▲图3 a) 开关型信息显示器件展示 b) 变色型显示器件展示

为了展示两类电致发光变色行为在信息保密器件中的应用，本课题组进一步设计了开关型配合物7，通过引入共轭结构，将发光开启后的波长调控到人眼无法识别的近红外区，由此借助近红外相机实现了信息的读取。

▲图4 a)铱配合物7的结构 b)肉眼无法识别的近红外区域的发光强度变化 c)近红外相机信息解密

配合物5在电刺激前后发光颜色几乎不变，而寿命出现显著变化，可用于时间分辨光学信息保密，借助寿命成像系统实现信息读取。

▲图5 a) 肉眼无法观察电刺激下发光寿命的变化 b）时间门成像技术读取信息c）寿命成像技术读取信息

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总结与展望

该工作系统全面地通过分子结构调控，实现了电致发光变色材料的多维度发光响应，有望为电致发光变色材料的发展和应用开辟新的方向。

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自我点评与后续工作

这篇文章是我们课题组在电致发光变色材料方向上的一个新起点。今后我们期望能设计新型多阶电刺激响应材料，发展柔性电致发光变色器件,进一步拓宽材料的多功能应用领域。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107013

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