基于簇发光的延迟荧光模板

doi:10.7503/cjcu20260075

摘要/Abstract

摘要：

通过压力诱导静电组装的方式构建了一种可作为“延迟荧光模板”的簇发光材料. 阴离子聚丙烯酰胺(APAM)与聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)的静电复合物在压力作用下形成块体材料. 材料中胍基与羧酸根、酰胺基团之间通过静电和氢键作用紧密结合, 通过空间作用表现出簇发光. 由于嵌入其中的荧光染料能够与两种高分子中的任意一种发生静电作用或极化作用, 不同类型的染料分子被引入该材料后, 均表现出延迟荧光, 如模板一样激活任意荧光分子的延迟荧光性能. 通过将不同荧光染料嵌入模板中, 可实现动态磷光防伪. 本文研究结果为延迟荧光的实现与应用提供了新的思路与平台.

关键词: 延迟荧光, 簇发光, 磷光共振能量转移

Abstract:

A clusteroluminescent material serving as a “delayed fluorescence template” was constructed via pressure-induced electrostatic assembly. Bulk materials were formed through the electrostatic complexation of anionic polyacrylamide（APAM） and polyhexamethylene biguanide hydrochloride（PHMB）. Within this matrix， guanidyl， carboxylate， and amide groups are tightly interconnected via electrostatic and hydrogen bonding interactions， facilitating clusteroluminescence through through-space interactions. Notably， the embedded fluorescent dyes interact with either polymer component through electrostatic or polarization effects. Consequently， upon the incorporation of various dyes， the material exhibits delayed fluorescence， effectively acting as a template that activates this property in diverse fluorophores. By embedding distinct dyes， dynamic phosphorescent anti-counterfeiting applications are realized. This work provides a novel strategy and platform for the realization and application of delayed fluorescence.

Key words: Delayed fluorescence, Clusteroluminescence, Phosphorescence resonance energy transfer

中图分类号:

O644

TrendMD:

袁乐天, 郭佳晨, 武桐玥, 高水涛, 黄建滨, 阎云. 基于簇发光的延迟荧光模板. 高等学校化学学报, 2026, 47(5): 20260075.

YUAN Letian, GUO Jiachen, WU Tongyue, GAO Shuitao, HUANG Jianbin, YAN Yun. Template for Delayed Fluorescence Based on Clusteroluminescence. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(5): 20260075.

图/表 5

Fig.1 Systematically illustration of electrostatic self⁃assembly and intermolecular force of APAM and PHMB with digital images(A), normalized fluorescence spectra of APAM⁃PHMB(B), normalized phosphorescence spectra of APAM⁃PHMB(C), and emission wavelength of fluorescence and phosphorescence of APAM⁃PHMB with excitation wavelength variations(D)

Fig.2 Molecular structures of AO, DFF and NR(A), fluorescence, delayed fluorescence spectra(B, C, D) and lifetime decay curves(λex=365 nm, E, F, G) of APAM⁃PHMB@AO(B, E), APAM⁃PHMB@DFF(C, F) and APAM⁃PHMB@NR(D, G)

Fig.3 Normalized absorption spectrum of AO solution(blue) and phosphorescence spectrum of APAM⁃PHMB(green, λex=365 nm, A), delayed fluorescence spectra of APAM⁃PHMB@AO and intensity at 550 nm (inset) with temperature variations(B), lifetime of phosphorescence of APAM⁃PHMB(λex=365 nm, λem=520 nm) and lifetime of delayed fluorescence of APAM⁃PHMB@AO with temperature variations(C), delayed fluorescence spectra of APAM⁃PHMB@AO(D), and systematically illustration of the energy transfer process in APAM⁃PHMB@Dye(E)

Fig.4 Schematic of APAM⁃PHMB@Dye(A), surface electrostatic potential maps of APAM⁃PHMB(B), APAM⁃PHMB@AO(C), and APAM⁃PHMB@DFF(D)

Fig.5 Delayed fluorescence photo of APAM⁃PHMB@AO(A) and demonstration of advanced multi⁃coding data encryption utilizing APAM⁃PHMB@Dye with time⁃dependent and excitation⁃dependent afterglows(B)

参考文献 37

[1]	Salehi A.， Fu X. Y.， Shin D. H.， So F.， Adv. Funct. Mater.， 2019， 29（15）， 1808803
[2]	Miao W. C.， Hsiao F. H.， Sheng Y.， Lee T. Y.， Hong Y. H.， Tsai C. W.， Chen H. L.， Liu Z.， Lin C. L.， Chung R. J.， Ye Z. T.， Horng R. H.， Chen S. C.， Kuo H. C.， He J. H.， Adv. Opt. Mater.， 2024， 12（7）， 2300112
[3]	Wang S.， Ren W. X.， Hou J. T.， Won M.， An J.， Chen X. Y.， Shu J.， Kim J. S.， Chem. Soc. Rev.， 2021， 50（16）， 8887—8902
[4]	Wang F.， Zhong Y.， Bruns O.， Liang Y.， Dai H.， Nat. Photonics， 2024， 18（6）， 535—547
[5]	Chen P. Y.， Zhang G. Y.， Li J. G.， Ma L. J.， Zhou J. Y.， Zhu M. G.， Li S.， Wang Z.， Chem. Res. Chinese Universities， 2024， 40（2）， 293—304
[6]	Shen Y.， Le X. X.， Wu Y.， Chen T.， Chem. Soc. Rev.， 2024， 53（2）， 606—623
[7]	Cai Y. T.， Huang J. B.， Yan Y.， Chem. Commun.， 2025， 61（92）， 18053—18063
[8]	Chen Y.， Lam J. W. Y.， Kwok R. T. K.， Liu B.， Tang B. Z.， Mater. Horiz.， 2019， 6（3）， 428—433
[9]	Zhao Z.， Zhang H.， Lam J. W. Y.， Tang B. Z.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2020， 59 （25）， 9888—9907
[10]	Wang H.， Li Q.， Alam P.， Bai H.， Bhalla V.， Bryce M. R.， Cao M.， Chen C.， Chen S.， Chen X.， Chen Y.， Chen Z.， Dang D.， Ding D.， Ding S.， Duo Y.， Gao M.， He W.， He X.， Hong X.， Hong Y.， Hu J. J.， Hu R.， Huang X.， James T. D.， Jiang X.， Konishi G. I.， Kwok R. T. K.， Lam J. W. Y.， Li C.， Li H.， Li K.， Li N.， Li W. J.， Li Y.， Liang X. J.， Liang Y.， Liu B.， Liu G.， Liu X.， Lou X.， Lou X. Y.， Luo L.， McGonigal P. R.， Mao Z. W.， Niu G.， Owyong T. C.， Pucci A.， Qian J.， Qin A.， Qiu Z.， Rogach A. L.， Situ B.， Tanaka K.， Tang Y.， Wang B.， Wang D.， Wang J.， Wang W.， Wang W. X.， Wang W. J.， Wang X.， Wang Y. F.， Wu S.， Wu Y.， Xiong Y.， Xu R.， Yan C.， Yan S.， Yang H. B.， Yang L. L.， Yang M.， Yang Y. W.， Yoon J.， Zang S. Q.， Zhang J.， Zhang P.， Zhang T.， Zhang X.， Zhang X.， Zhao N.， Zhao Z.， Zheng J.， Zheng L.， Zheng Z.， Zhu M. Q.， Zhu W. H.， Zou H.， Tang B. Z.， ACS Nano， 2023， 17（15）， 14347—14405
[11]	Xiong J. Y.， Wu M. J.， Yao L. Y.， Chem. Res. Chinese Universities， 2024， 40（5）， 887—893
[12]	Sun Z. H.， Yin P. P.， He S. Y.， Zhang K. G.， Pan X. R.， Wang J. Y.， Hao P. N.， Zhou Z.， Yang X. G.， Ma L. F.， Tan C. L.， Chem. Res. Chinese Universities， 2025， 41（3）， 519—524
[13]	Wu R.， Wu T.， Guan W.， Lu C.， Chem. Commun.， 2026， 62 （2）， 365—378
[14]	Zhang H.， Zhao Z.， McGonigal P. R.， Ye R.， Liu S.， Lam J. W. Y.， Kwok R. T. K.， Yuan W. Z.， Xie J.， Rogach A. L.， Tang B. Z.， Mater. Today， 2020， 32， 275—292
[15]	Zhang Y. W.， Zhang Y.， J. Polym. Sci.， Part A： Polym. Chem.， 2017， 55（4）， 560—574
[16]	Wu L.， Huang C.， Emery B. P.， Sedgwick A. C.， Bull S. D.， He X. P.， Tian H.， Yoon J.， Sessler J. L.， James T. D.， Chem. Soc. Rev.， 2020， 49（15）， 5110—5139
[17]	Dai X. Y.， Huo M.， Liu Y.， Nat. Rev. Chem.， 2023， 7（12）， 854—874
[18]	Frédéric L.， Desmarchelier A.， Favereau L.， Pieters G.， Adv. Funct. Mater.， 2021， 31（20）， 2010281
[19]	Chen X.， Zhang X.， Xiao X.， Wang Z.， Zhao J.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2023， 62（16）， e202216010
[20]	Zhu L.， Zhang Z.， Liu Y.， Deng Z.， Luo Y.， Liu Y.， Zhao Z.， Tang B. Z.， J. Phys. Chem. C， 2024， 128（38）， 15763—15777
[21]	Yang X.， Waterhouse G. I. N.， Lu S. Y.， Yu J. H.， Chem. Soc. Rev.， 2023， 52（22）， 8005—8058
[22]	Yang Z.， Mao Z.， Xie Z.， Zhang Y.， Liu S.， Zhao J.， Xu J.， Chi Z.， Aldred M. P.， Chem. Soc. Rev.， 2017， 46（3）， 915—1016
[23]	Fang F.， Zhu L.， Li M.， Song Y.， Sun M.， Zhao D.， Zhang J.， Adv. Sci.， 2021， 8（24）， 2102970
[24]	Im Y.， Kim M.， Cho Y. J.， Seo J. A.， Yook K. S.， Lee J. Y.， Chem. Mater.， 2017， 29（5）， 1946—1963
[25]	Endo A.， Sato K.， Yoshimura K.， Kai T.， Kawada A.， Miyazaki H.， Adachi C.， Appl. Phys. Lett.， 2011， 98（8）， 083302
[26]	Luo M.， Li X.， Ding L.， Baryshnikov G.， Shen S.， Zhu M.， Zhou L.， Zhang M.， Lu J.， Ågren H.， Wang X. D.， Zhu L.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2020， 59（39）， 17018—17025
[27]	Shao S.， Hu J.， Wang X.， Wang L.， Jing X.， Wang F.， J. Am. Chem. Soc.， 2017， 139（49）， 17739—17742
[28]	Xie Y.， Li Z.， J. Polym. Sci.， Part A： Polym. Chem.， 2017， 55（4）， 575—584
[29]	Hu J.， Li Q.， Wang X.， Shao S.， Wang L.， Jing X.， Wang F.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2019， 58（25）， 8405—8409
[30]	Li Z.， Yue Q.， He Y.， Zhang H.， ACS Applied Materials & Interfaces， 2024， 16（19）， 25415—25421
[31]	Huo M.， Song S. Q.， Dai X. Y.， Li F. F.， Hu Y. Y.， Liu Y.， Chem. Sci.， 2024， 15（14）， 5163—5173
[32]	Cheng Q.， Ma X. K.， Zhou X.， Zhang Y. M.， Liu Y.， Small， 2024， 20（17）， 2309732
[33]	Liao P.， Huang J.， Yan Y.， Tang B. Z.， Mater. Chem. Front.， 2021， 5（18）， 6693—6717
[34]	Liao P.， Wu T.， Ma C.， Huang J.， Yan Y.， Adv. Opt. Mater.， 2023， 11（5）， 2202482
[35]	Wu T.， Guo J.， Huang J.， Yan Y.， Chem. Eng. J.， 2023， 457， 140974
[36]	Wu T.， Liao P.， Qi W.， Song H.， Li H.， Huang J.， Yan Y.， Adv. Funct. Mater.， 2025， 35（8）， 2415525
[37]	Golini C. M.， Williams B. W.， Foresman J. B.， J. Fluoresc.， 1998， 8（4）， 395—404