力致發(fā)光（Mechanoluminescence, ML），又稱摩擦發(fā)光、斷裂發(fā)光或壓電發(fā)光，是指固體材料在機(jī)械外力作用下破裂或形變而產(chǎn)生發(fā)光，這是直接將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成光能的一種發(fā)光現(xiàn)象。與其它類型的發(fā)光相比，力致發(fā)光不需要外加電壓或紫外光照射等激發(fā)源，其環(huán)境友好的激發(fā)方式使得力致發(fā)光材料在應(yīng)力傳感、壓光照明和加密防偽等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用。
2010年開始，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院池振國教授研究團(tuán)隊在聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）材料的力致發(fā)光變色方面做了大量探索性的研究工作，發(fā)現(xiàn)了力致發(fā)光變色是絕大多數(shù)AIE材料的一個共性。該共性的發(fā)現(xiàn)，具有重要的學(xué)術(shù)意義，為解決力致發(fā)光變色材料稀少問題及促進(jìn)該類智能材料的應(yīng)用研究提供了一個切實可行的解決方案。
在上述研究基礎(chǔ)上，2015年，該研究團(tuán)隊又首次發(fā)現(xiàn)了聚集誘導(dǎo)熱激活延遲熒光（AIE-TADF）材料具有力致發(fā)光現(xiàn)象（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 874-878），然后又發(fā)現(xiàn)了一些AIE分子具有力致發(fā)光性能，并對其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入研究（Chem. Sci., 2015, 6, 3236-3241；Chem. Sci., 2016, 7, 5307-5312；Chem. Sci., 2018, 9, 5787-5794）。
2017年，武漢大學(xué)李振教授團(tuán)隊與池振國教授團(tuán)隊合作，發(fā)現(xiàn)了一些純有機(jī)磷光材料具有力致發(fā)光現(xiàn)象，把力致發(fā)光拓展到有機(jī)磷光領(lǐng)域（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 15299-15303；Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 880-884）。
2018年，池振國教授團(tuán)隊又發(fā)現(xiàn)了力致長余輝發(fā)光現(xiàn)象（Chem. Sci., 2018, 9, 3782-3787），至此，純有機(jī)材料的力激發(fā)發(fā)射熒光、TADF、磷光或長余輝等不同發(fā)光類型的力致發(fā)光拼圖拼齊。
2018年，池振國教授團(tuán)隊（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12727-12732）與青島科技大學(xué)楊文君教授團(tuán)隊（Chem. Commun., 2018, 54, 8206-8209）同時研究發(fā)現(xiàn)，將主體材料（具有力致發(fā)光性能）與不同客體發(fā)光材料（不具有力致發(fā)光性能）進(jìn)行復(fù)合，可以通過機(jī)械力激發(fā)不同發(fā)光顏色客體分子產(chǎn)生發(fā)光，從而把力致發(fā)光材料體系從純有機(jī)單組分進(jìn)一步拓展到復(fù)合體系，極大地豐富了有機(jī)力致發(fā)光材料體系。
近日，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院池振國教授研究團(tuán)隊提出利用一種更加簡單的方法來精準(zhǔn)設(shè)計力致發(fā)光復(fù)合材料體系的新設(shè)計策略。該策略設(shè)計的力致發(fā)光復(fù)合材料體系中，單獨的主體材料和客體材料都不具有力致發(fā)光性能，但是通過主客體復(fù)合得到的復(fù)合體系則具有力致發(fā)光性能，實現(xiàn)了從無到有的力致發(fā)光。
同時，客體材料的選擇范圍非常廣，可以是純有機(jī)發(fā)光材料、配合物磷光材料，也可以是無機(jī)量子點發(fā)光材料等等。通過改變客體材料的種類，非常容易調(diào)節(jié)力致發(fā)光的發(fā)光顏色、亮度、色純度以及發(fā)光壽命等性能，極大地豐富了力致發(fā)光材料的研究內(nèi)涵。
結(jié)合光物理測試和理論計算，深入探究這類新型力致發(fā)光復(fù)合體系的激發(fā)過程和發(fā)射過程，并揭示了復(fù)合體系力致發(fā)光的激活機(jī)制是源于壓電效應(yīng)和主客體分子的能量轉(zhuǎn)移。
上述研究結(jié)果發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院為第一完成單位。以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費等項目的大力支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202010166
