近日，西北工业大学黄维院士、南京工业大学安众福教授联合新加坡国立大学刘小钢教授提出“发色团限域”策略，利用最简单的分子实现最优异的磷光性能。研究团队还“一光多用”，开发出具有多重应用价值的磷光材料器件。相关研究近日发表于《自然—材料学》。
蓝光，作为光的三原色之一，是固态照明和全彩显示的核心组分，同时在生物医学、光通信等领域展现出广阔的应用前景。2014年诺贝尔物理学奖就颁给了“高亮度蓝色发光二极管（LED）”的三位发明者。目前，各种蓝光材料得到广泛研究开发，有机室温磷光材料正是其中热门的前沿领域之一。
磷光材料，是一种在某种波长的入射光（如紫外可见光，X、β、γ等高能射线）照射下能发出磷光的材料，且激发停止后仍可发光（激发停止后不能发光的为荧光）。因此，长余辉是磷光材料的一大特点。不过，实现长寿命、高效率的蓝色室温磷光一直存在“瓶颈”。
针对这一挑战，联合团队基于前期对聚集态磷光的理解和对低温77K下溶液单分子态磷光现象的思考，利用强作用力的离子键，创造性地提出了“发色团限域”策略，成功构筑了具有分子态高效室温磷光的有机离子晶体材料。
在最新研究中，黄维等以均苯四甲酸（PMA）多羧酸化合物为研究模型，合成了均苯四甲酸四钠盐（TSP）的高效蓝色室温磷光离子晶体材料。他们发现，光激发后，有机离子晶体TSP呈现肉眼可见的明亮蓝色长余辉现象，余辉持续时间3秒有余。其稳态光致发光光谱和磷光光谱几乎完全重叠，仅在325纳米处出现一个极小的荧光峰，磷光效率高达66.9%。
为了证实这一猜想，研究者又合成了均苯四甲酸二钠盐（DSP），从侧面论证了刚性、孤立的分子态模式对磷光性能提升的重要性。以此为基础，黄维等进一步验证了“发色团限域”策略实现分子态高效室温磷光的普适性。该团队调整抗衡离子和发色团单元，设计合成了5个蓝色磷光材料、2个绿色磷光材料和5个黄色磷光材料，均实现了长寿命、高效室温磷光。其中，他们实现了效率高达96.5%的世界纪录级的蓝色室温磷光发光。
创新科技，研有所用。除了理论创新，黄维等还实现了新材料在多个领域的创意应用，余辉显示屏是其中一大创举。利用新型磷光材料的高效长余辉特性，研究团队首次实现了这一材料在余辉显示领域的应用。据安众福介绍，在日常生活中，这种新型显示屏可应用于信息显示、路径追踪、路标警示灯、信号灯等，以及生活中闪烁的装饰灯光。
同时，研究团队基于离子晶体TSP制备了加密墨水。普通日光下，它不能显示加密信息；关掉光源后，会呈现出加密信息。该材料还具有优异的喷墨打印加工性能，可快速、高精度地进行数字、文字、图案、条形码、二维码等的打印，有望应用于信息加密、信息传输、智能识别和商标防伪等场景。