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材料学院课题组率先发现木聚糖类半纤维素室温磷光现象

  有机室温磷光材料,被业界誉为“有机夜明珠”,近年来备受关注,其长寿命发射可以消除背景荧光和光散射的干扰,在防伪、传感、光电器件和生物成像等领域具有广阔的应用前景。人造有机室温磷光材料通常需要复杂的化学合成及纯化,难以大规模制备,加工性能及余辉颜色调节性能差。针对以上问题,材料学院课题组另辟蹊径,基于天然多糖开发室温磷光材料,并率先发现了半纤维素的长寿命、余辉颜色可调谐室温磷光现象。其中,直链木聚糖结构规整,结晶度高,通过分子动力学模拟及量子化学计算揭示了木聚糖分子间相互作用对三线激发态的稳定机制;其发光寿命长达588毫秒,远长于其他天然高分子。通过光谱表征揭示了木聚糖簇聚诱导发光(CTE)机理,并阐明了其激发波长依赖性及延迟时间依赖性余辉颜色可调谐机制。同时,可进一步通过氧化反应将木聚糖转化为水溶性双醛木聚糖,赋予其加工成型特性,其独特的余辉颜色变化特征赋予了半纤维素基材料优异的信息加密、存储及防伪功能。本工作为半纤维素开拓了新的应用领域,即颜色可调室温磷光体系,并为半纤维素室温磷光材料的设计提供理论依据和技术支撑,推进了有机室温磷光领域的绿色发展,有望在未来满足社会对低成本、无污染、高性能磷光信息功能材料的需求。

  

 

  相关论文以“Natural ultralong hemicelluloses phosphorescence”为题在线发表在Cell Press出版集团旗下综合期刊《Cell Reports Physical Science》上,本文第一作者为材料学院青年教师吕保中,通讯作者为彭锋教授,北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室为第一单位。该工作得到了国家重点研发计划(2019YFB1503803)、国家自然科学基金(31971611)等项目的资助。

  

  论文链接:https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00306-X

作者:吕保中;审稿:彭锋、李南岍      |     编辑:姜玥; 审核:杨金融