非常规发光聚合物概述，入射光子和受照物质在该壳层发生光电效应的概率为0
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|美国芝加哥大学王思宏教授入选2020年全球“35位35岁以下科技创新人才”名单，多年来一直从事柔性电子材料与器件研究。
研究团队近期提出了基于新型发光机理的聚合物设计策略，通过在聚合物主链的热致延迟荧光单元之间嵌入软烷基链，实现了高效发光聚合物，从而使其可扩展并签约。膨胀至原始尺寸的两倍以上，同时保持高达10% 的外部量子效率。据了解，该聚合物可用于可折叠手机和可伸缩显示器。
（来源：天然材料）
据了解，该策略基于热激活延迟荧光（TADF）原理，可以在不牺牲发光性能的情况下，显着提高热激活延迟荧光的拉伸性并保持高稳定性。
研究团队表示，“我们希望这一成果能够在5到10年内用于可折叠手机等可穿戴显示器。当然，也期望它能够用于可拉伸显示器。更重要的是，基于在这种发光材料上。” ，发光器件还可用于医学成像、光学传感器、光遗传学研究以及需要光刺激的疾病的治疗。
研究人员认为，这一结果开辟了新领域，为可拉伸电致发光领域开辟了新途径。这项研究证明，在聚合物主链上添加烷基链的策略不会影响其发光性能。因此，其内量子效率理论上可以达到100%。
慢慢地与怪物战斗，在新手村升级，克服路上的�**剿骰牡亍�
目前，人们对可穿戴和植入式设备的需求不断增加，对可拉伸电致发光材料和器件的需求也不断增加。
与各种传感器和晶体管等其他可拉伸器件相比，电致发光器件所需的材料尚未能够同时实现高拉伸性和高电致发光效率。
在迄今为止报道的可拉伸电致发光元件中，有一些由于所使用的发光材料的机理而无法实现高发光效率。
早期的可拉伸发光器件以传统刚性无机LED或OLED材料为基础，辅以机械工程设计来实现可拉伸性能，但以牺牲分辨率和视觉效果为代价，这种情况时常发生。
近年来，具有可拉伸性质的发光器件逐渐推出。然而，由于这些器件中使用的发射材料都是基于传统的第一代荧光发射机制，因此这些材料只能利用单线态激子发光。
根据量子统计力学，电能在OLED中以1:3的比例转化为两种类型的激子：单线态激子和三线态激子。因此，第一代荧光材料的内量子效率只能达到25%。目前最先进的可拉伸器件的理论内量子效率仅为25%。
第二代磷光材料和第三代热致延迟荧光材料都可以利用单线态和三线态激子发光，因此理论上可以实现100%的内量子效率。
然而，在制备第二代磷光材料时，通常会引入重金属，这不仅增加了成本，而且减轻了对生物体和环境的负担。
第三代热致延迟荧光材料是纯有机材料，成本相对较低，是生物领域理想的发光材料。
迄今为止，还没有利用第二代或第三代热致延迟荧光的可拉伸发光材料的报道。甚至如何设计第一代材料使其具有可拉伸性也很少有报道。
之前基于第一代发光聚合物的可拉伸发光器件通过多种物理方法实现了拉伸性，例如与其他弹性聚合物混合或添加增塑剂。
（来源：天然材料）
该团队进行这项研究是为了提高设备性能。相关论文的第一作者刘伟表示：“2019年4月，我加入王思宏教授团队后就开始做这个项目。比如我创建了一个针对初学者的游戏账号，然后慢慢开始做。就像玩。” “我们会提升新手村的怪物等级，披荆斩棘，开垦荒原。相信有一天我们也会克服地狱级难度，达到满级账号，成为天下英雄。” ”
第一个挑战是如何设计合成同时具有高拉伸性和高发光效率的聚合物，第二个挑战是如何在此基础上开发具有高拉伸性的高性能OLED器件，这是一个挑战，也是一项艰巨的任务。
事实上，在项目立项后不久，第一个基于热致延迟荧光的可拉伸聚合物就被生产出来，但表征表明当时的发光效率并不是很高。
正如最初预期的那样，在发光聚合物中实现可拉伸性并不难，但困难的是如何在保持可拉伸性的同时实现高发光效率。
刘伟说：“曾经有一段时间，我们的同事都认为这几乎是不可能的。但我们并没有放弃，继续阅读文献、思考策略。这期间，王留溪也不断地鼓励我们，让我们建议。”他说。
最后，他们提出了上述材料设计策略，基于热致延迟荧光制备可拉伸聚合物，可以同时实现高拉伸性和高效发光。
（来源：天然材料）
为了扩大这项研究的影响，他们决定开发一种基于上述聚合物的完全可拉伸的OLED 设备。
“早期我们尝试了几种方法，但做出来的设备性能很差。王思宏博士鼓励我说，‘你能做到的，如果你做不到，那就说明不行。’” “这是一个机会，所谓机遇与挑战并存。”最终，我们克服了重重困难，成功研发出基于热致延迟荧光的全可拉伸OLED器件聚合物。只有这样我们才能真正完成这个项目。 ”刘伟说道。
最后，相关论文发表在《Nature Materials》上，标题为《麻省理工科技评论》（Highly effectivestretchableluminescentpolymerswithThermallyactivateddelayopticalpolymerswithheatlyactivateddeflescentpolymers）。刘伟是该研究的主要作者，也是芝加哥大学胡安·德·巴勃罗教授。 de Pablo）和王思宏教授为共同通讯作者[1]。
图| 相关论文（来源：Nature Materials）
然而，这种发光材料的效率、发光色纯度、发光颜色和亮度仍有改进的空间。此外，可拉伸发光策略需要继续增强，以满足各种设备的设计需求。
此外，由于OLED的结构相对复杂，由多层不同功能的材料组成，因此开发其他功能性可拉伸材料对于实现高效器件也很重要。
在设备层面，需要对不同接口之间进行更深入的研究，以提高设备性能和稳定性。与此同时，整体器件封装必须不断改进。
“鉴于这些挑战，我们正在开展后续研究，希望来自不同背景的研究人员加入到这个多学科领域，尽快实现这项技术的商业化。”刘伟说。
（来源：天然材料）
经过中国、日本、美国的考察，我们深入研究热致延迟荧光发射材料。
对于刘伟来说，在《Nature Materials》上发表这篇论文也为未来的科学研究奠定了基础。
图片|刘巍（来源：刘巍）
据介绍，他本科时进入海南大学食品科学与工程专业，但后来对材料产生了浓厚的兴趣，并在大二转入该校高分子材料工程专业。
他说：“这个专业是海南大学的一个特色专业，原名热工二院，当时的目的是为了打破西方国家对国内橡胶技术的封锁。我是在1999年被选入这所大学的。”我大一的时候。”“我在中国台湾的中国文化大学留学了一个学期。我对科学研究非常感兴趣，所以在大四的时候就加入了中国科学院北京物理化学研究所张晓红教授的课题组。我于2016年毕业并完成了本科毕业设计。 ”
本科毕业后，刘伟被推荐到北京理工大学材料科学与工程专业攻读直接博士学位。 “博士期间，我跟随张晓红教授在北京物理化学研究所和东州大学功能纳米与软物质系进行科学研究。”他说。
在整个博士生涯中，他专注于研究基于热致延迟荧光机制的第三代OLED发光材料。因此，他一直很尊敬热致延迟荧光的奠基人日本九州大学足立千早教授。
永远记住，有回响。 “幸运的是，我在博士学**的第四年获得了国家留学基金委的资助，并参加了博士生联合培养项目，并在足立千早教授课题组交换了一年。 “博士毕业后，我加入了芝加哥大学王世宏团队，担任博士后研究员，期间分包给阿贡国家实验室，领导阿贡国家实验室的科研项目。目前，我们正在国内寻找合适的职位。”刘伟说。
参考文献： 1. Liu, W. Zhuang, C. Alessandri, R. et al.高效可拉伸发光聚合物来自热激活延迟荧光.Nat.Mater.(2023).https://doi.org/10.1038/s41563 -023- 01529-w