Nature Communications|宁波材料所在利用镧系配位精准操纵室温磷光用于多层次信息安全方面取得进展
室温磷光（RTP）是一种独特的光物理现象，相关材料在撤去激发光源后，可以持续数秒到几小时的长寿命发射。由于其较大的斯托克斯位移和长发光寿命等特性，RTP材料在信息加密、生物成像、化学传感等领域有着重要的应用前景。与广泛应用的荧光标签相比，RTP材料还具有额外的时间维度和更为丰富的光学可调性，因而在多级信息编码中展现出更高的隐蔽性和难以复制性，更适用于高等级的信息加密与防伪。近十年来，RTP领域得到了快速发展和进步，按需且高效操纵RTP性能仍然是一个很大的挑战。此外，也需要进一步探索和优化如何巧妙整合多色荧光和精确可调的余辉应用于多级信息编码以提高加密安全性。
近年来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室智能高分子材料团队陈涛研究员和尹光强助理研究员一直致力于利用超分子动态相互作用力可控构建复合发光（荧光、磷光）材料及其在信息存储与加密、伪装与防伪等方面的应用研究（Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311347; Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2310043; Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 606; Adv. Mater., 2023, 35, 2300615; Angew. Chem.Int. Ed., 2023, 62, e202300417; Adv. Funct. Mater. 2023, 34, 2310043；Adv. Mater. 2022, 34, 2107452; Adv. Mater., 2022, 34, 2201262; Acc. Chem. Res. 2022, 55, 16, 2291; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3640）。
近日，该团队基于上述问题报道了一种镧系金属配位精准调控有机室温磷光材料性能的策略，获得了定制化的荧光、磷光性能并建立了高安全等级的多级信息加密与防伪应用。由于铕、铽等镧系金属离子（Ln3+ ）存在禁阻的跃迁过程，通常需要采用高摩尔系数的有机配体来对Ln3+ 进行敏化以实现高效发光，这个过程也被称为天线效应。配体到金属光敏能量转移（PSET）过程源于有机配体的三重态（T1 ）到Ln3+ 的高能激发态，这将与有机三重态激子辐射跃迁到基态形成磷光的途径构成的竞争关系。因此，研究人员通过将Ln3+ 受体与长寿命有机磷光供体的巧妙整合，将这种竞争机制引入到长寿命发光系统以精准操纵RTP性能，获得定制化的光学性能（图1）。所得到的镧系掺杂RTP材料性能高度依赖于镧系金属离子的引入量，通过调节Ln3+ 掺杂量，即可按需获得特定的荧光、磷光性质。并且，鉴于材料具有精确定制化的磷光性能以及多色可调荧光等方面的优点，成功建立了高安全等级的多级信息编码系统，包括荧光误导、时空分辨防伪、荧光磷光双模加密点阵等。这项工作不仅为精准调控有机RTP性能提供了一条新的途径，而且拓展了复合光学材料在高级信息安全和防伪方面的应用。
该工作以题为“Finely Manipulating Room Temperature Phosphorescence by Dynamic Lanthanide Coordination toward Multi-Level Information Security”发表于Nature Communications上（原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47674-x）。宁波材料所海洋关键材料重点实验室硕士研究生李龙强为论文第一作者，陈涛研究员、尹光强助理研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2022YFB3204301）、国家自然科学基金（22205249）、中国博士后科学基金（2021TQ0341、2022M723252）、浙江省自然科学基金（LQ23B040002）、宁波市自然科学基金（2021J203）、宁波材料所所长基金（2021SZKY0305）等项目的资助。
图1 镧系金属配位调控磷光性能的机理及多级加密应用展示
（海洋关键材料重点实验室 尹光强）
