中科院化学所张军、张金明等Nature Communications: 易加工抗菌的纤维素基有机室温磷光材料

背景介绍

有机室温磷光材料是光学材料的前沿领域，在生物成像、信息加密、防伪、LED照明等领域具有重要应用。但是，为了实现室温磷光，有机材料通常需要形成结晶结构、超分子组装体或交联网络结构，导致有机室温磷光材料的加工成型性较差，并且缺少功能性。

近日，中科院化学所张军，张金明等人在易加工的有机室温磷光材料方面取得突破。他们发展了一种简单易行的制备方法，通过将氰甲基咪唑阳离子和氯阴离子基团引入纤维素链，制得加工性能优异的阳离子化纤维素室温磷光材料。

图1 具有室温磷光性能的阳离子型纤维素衍生物Cell-ImCNCl。

文章要点

1. 含有氰基基团和氮元素的咪唑阳离子促进了系间窜越，可以作为一种新型磷光子；

2. 含氰基的阳离子基团、氯阴离子基团与纤维素羟基相互间通过氢键相互作用和静电吸引相互作用形成稳定网络结构，抑制非辐射跃迁，从而实现了室温磷光。

图2 纤维素衍生物磷光机理。

3. 该磷光材料易溶于水，可通过绿色环保的水溶液加工方式成型，制成具有磷光的薄膜、纤维、涂层、图案等系列材料。进一步地，在成型过程中加入少量戊二醛作为交联剂形成稳定双交联网络结构，所得磷光图案表现出优异的抗菌性和耐水性。

4. 鉴于纤维素材料优异的生物降解性和可持续性，该易加工的纤维素基室温磷光材料可作为抗菌、耐水且环境友好的磷光图案、涂层和块体材料，应用于安全防伪、信息加密、可抛弃智能标签、食品和药物保存与监测等领域。

图3 纤维素磷光材料的加工成型性。

相关研究结果以“Ultralong phosphorescence cellulose with excellent anti-bacterial, water-resistant and ease-to-process performance”为题，发表在《Nature Communications》上。中国科学院化学研究所博士研究生张鑫为本文第一作者，共同通讯作者为张金明副研究员和张军研究员。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28759-x

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