新型长余辉金属有机杂化材料：设计，组装与室温磷光调控机制研究

Fluorescence-based metal-organic hybrid materials have present promising applications in display, optical sensor and probe. If the excitation state information of such compounds can be further understood in the view of the time dimension, new types of long-afterglow room-temperature phosphorescent systems can be developed. Moreover, several new scientific problems, such as the relationship between assemblies/aggregations and their afterglow emissive properties, can be studied based on the solid-state chemistry and supramolecular photochemistry principles. In this project, we have put forward that new types of metal-organic hybrids with long-afterglow luminescence can be constructed by the use of molecular phosphors and cheap metal ions. We will firstly uncover the energy level/energy band characteristics, the interaction between metals and phosphors as well as the mechanism on metal-assistant enhancement of afterglow luminescence. Then, we will detect the key to the large-scale fabrication of these materials with long phosphorescence lifetime, tunable emission wavelength as well as logical compilation and information encryption performances towards potential optical anti-counterfeiting and information safety applications. Therefore, this project could be beneficial to the innovations of structure and property for long-afterglow luminescent materials, enrich the study of the inorganic-organic hybrids, and supply the prototype device for smart anti-counterfeiting systems.

基于荧光特性的金属有机杂化材料已在显示，光学传感和探针等领域展现出良好的应用前景。若进一步从时间维度探索该类化合物的激发态调控规律，不但可以发展新型长余辉室温磷光材料，同时在研究分子组装体/聚集态与其余辉性能的构效关系过程中，还可基于固态化学和超分子光化学原理发现新的科学问题。本项目提出以分子磷光体和廉价金属离子为主要构筑单元，设计合成系列新型长余辉金属有机杂化体系的研究思路。通过揭示此类材料的能级/能带特征、金属/磷光体相互作用模式和金属离子增强余辉发射的科学本质，探索材料核心制备技术，获得磷光寿命长、多波段可调以及具有逻辑编译和信息加密功能的新型长余辉发光体系，并进一步深入挖掘其在光学防伪和信息安全等领域的应用价值。本项目的开展对于丰富无机有机杂化光功能材料的研究内容，实现系列室温磷光杂化材料的结构和性能创新，推动新一代光学防伪原型器件的研究和发展具有一定的科学意义和应用前景。

金属有机杂化发光材料在显示，光学传感和探针等领域展现出良好的应用前景。本项目提出了以分子磷光体和廉价金属离子为主要构筑单元，设计合成系列新型长余辉金属有机杂化体系的研究思路。通过揭示此类材料的能级/能带特征、金属/磷光体相互作用模式和金属离子增强余辉发射的科学本质，探索材料核心制备技术，获得了磷光寿命长、多波段可调的新型长余辉发光体系，进一步深入挖掘了其在光学防伪等领域的应用价值。在该项目资助下，相关工作在Nature Commun.（2）、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.（3）、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Sci.、ACS Central Sci.、Chem. Sci.、Appl. Catal. B: Environ.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J和Sci. China Chem.等学术刊物发表SCI论文50篇（IF>10的文章16篇），其中12篇文章入选ESI高被引论文，5篇入选ESI热点论文。3篇文章被选为期刊封面。项目执行期间，已授权国家发明专利2件。研究成果获得国家知识产权局第20届中国专利奖，2019年教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）二等奖，2020年北京市自然科学二等奖，2020年中国产学研促进会创新个人奖，北京师范大学励耘科研成果一等奖。综上所述，本项目的开展对于丰富无机/有机杂化光功能材料的研究内容，实现系列室温磷光杂化材料的结构和性能创新，推动新一代光学防伪原型器件的研究和发展具有一定的科学意义。