他们把一堆“碎石”制成“夜明珠”

  中科院合肥固体所研发出一种新型“夜明珠”材料。

  一堆“碎石”研磨后像玻璃碴，用手电筒照射几秒后，就能在常温下发出蓝色的磷光，最久可持续49秒的发光时间。

  这种会发光的“碎石”，其实是由中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部（以下简称“中科院合肥固体所”）团队最新发明的多色超长室温磷光发射的碳化聚合物纳米点材料，其技术达到了国内领先，可广泛用于防伪标识、新型显示等领域。

  49秒光亮的背后，是合肥“科学岛”团队两年多的科研攻坚。

  为服务产业开发新材料

  提起“夜明珠”，相信大家都不陌生，它能在黑夜中发光的原因就是磷光。中科院合肥固体所的研究团队最近成功研发出一种新型“夜明珠”材料。相比常规的磷光材料，它的材料更加安全，更能保障亮度。最重要的是，在常温下，它能发出最长49秒的绿光或蓝光。

  或许对你而言，这听起来并没什么神奇，毕竟霓虹灯、手电筒等发光设备并不稀奇。但相比于这些人工制造的发光体，磷光材料是在受到外界能量激发（常见的如紫外光源激发等）后，获得能量的价电子会发生能级跃迁，在此过程中会以光子的形式释放出能量来，这就是常见的磷光。

  通俗解释，磷光材料可以通过吸收外界的光源，将其储存到体内，在黑暗中释放光亮，并且温度越低，亮度越高。由于磷光在光激发停止后，仍然可以持续发光一段时间，它在日常生活中具有广泛应用。比如在钟表指针中掺入磷光材料，在夜间也能看清时间；电脑和手机屏幕中也使用了磷光材料，用来增加显示效果的鲜艳度和清晰度等。

  “磷光材料在安全标识、防伪加密、显示技术和生物成像等多个领域也具有广泛的应用前景。为了更好地服务产业，我们就开始了这项研发。”中科院合肥固体所的副研究员杨亮告诉记者，他们的研发主要攻关两个方面，一是尽可能延长磷光的时间，二是开发在室温下就具有出色磷光性能的材料。

  “去年，我们才在室温磷光材料的研究上取得了第一个突破。”杨亮说，这49秒的亮光背后，是团队两年多的攻坚。

  49秒背后的两年攻坚

  摸起来像是凝固后的蜡，研磨后有些硬度，捧在手心就像是一堆碎石——记者走进中科院合肥固体所的实验室，研究人员正在进行初级材料制备。看着捧在手心里的这堆“夜明珠”材料，记者不禁发出疑惑：看着平平无奇的材料，为啥这么难开发？

  杨亮解释，磷光产生的机制复杂，寻找合适的室温磷光材料也具有挑战性。此外，制备过程需要严格的条件和技术，以确保材料的纯度和稳定性，并且室温磷光材料的应用领域广泛，需要满足不同场景的需求，这对材料的性能提出了更高的要求。

  “室温磷光材料的研究需要综合考虑材料的结构设计、制备工艺和应用需求，是一项复杂而具有挑战性的科学研究任务。”同样参与研究的中科院合肥固体所博士张启鹏告诉记者，两年多时间中，他们经历了许多次探索，有段时期一直看不到成果，一度产生过想要放弃的念头。

  “蒋长龙导师和杨亮老师一直鼓励、指导我们，同组的同学也一直在坚持，最终才迈出了从0到1的第一步。”张启鹏说，磷光材料发出的能量，会随着材料内部分子振动等形式，以热能而非光能的形式损耗掉。所以发光时间越久，光亮越暗，直至完全黯淡。而团队要想延长其发光时间，就要“开源限流”，减少热能损耗，让更多能量以光能的形式散发出来。

  通过无数次尝试，最终，他们通过碳点材料的结构设计，调控碳点的原料，探究合成条件，来增强三重态激发电子的获得和限制材料的非光发射的能量损失，成功设计出一种新方法，制备出了具有从蓝色到绿色的多色超长室温磷光发射的碳化聚合物纳米点材料。

  “因为主要原料为邻苯二胺和聚丙烯酸，成本较低，可以实现低成本量产。”杨亮透露，目前该材料已进行产业化对接，将率先在防伪加密等领域应用。应用他们新开发的材料，用户可以通过不同灯光的照射，激发出不同的图案，从而实现安全性更高的多重防伪和加密。

  记者 刘小容/文 高博/图 实习生 余可璇