近日，材料学部王子飞副教授在国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF=29.4）上在线发表题为“Achieving Bright and Long-Lived Aqueous Room-Temperature Phosphorescence of Carbon Nitrogen Dots Through In-Situ Host-Guest Binding”的研究论文。齐鲁工业大学（山东省科学院）材料学部2021级硕士生李杰为论文第一作者，我学部王子飞副教授、北京师范大学袁方龙教授和国家纳米科学中心宿雯博士为共同通讯作者。
开发高效率长寿命的室温磷光（RTP）材料对于扩大发光材料体系的应用范围具有重要意义。然而，水中存在的溶解氧以及自由分子运动会导致三线态激子非辐射失活，因此在水溶液中具有高效RTP发射的材料目前十分罕见。本研究工作提出一种原位主-客体策略，通过三聚氰酸原位衍生客体碳氮点（CNDs）并与主体三聚氰酸（CA）进一步共热解形成CNDs复合材料（CNDs@CA），以此构建高性能的水相RTP材料。该CNDs@CA固体粉末的RTP量子产率和寿命分别为6.89%和174.51 ms，而在加入50 wt%水后，分别增加到26.89%和951.25 ms。即使在完全水溶液环境中，CNDs@CA也表现出持久的水增强RTP特性和极好的光学稳定性。实验研究和理论计算结果表明，CNDs@CA和水之间可以形成强大的氢键网络结构，有效地稳定三线态激子，抑制非辐射跃迁，并进一步促进CA到CNDs的有效能量传递，从而产生水增强RTP特性。基于CNDs@CA高效的水相RTP发射性质，本文也成功探索了CNDs@CA溶液在体内/体外生物余辉成像、防伪安全及光学信息存储等前沿领域的潜在应用。本论文不仅可以为水相室温磷光碳点的理性设计和多领域应用开辟道路，同时也有助于深入认识碳点磷光性质在水溶液的发光机制和调控规律，从而有效推动新一代发光材料的快速发展。
图1 水相磷光CNDs@CA的合成过程及光物理性质
王子飞副教授于2019年加入材料科学与工程学院开展教学科研工作。截至目前，作为第一作者或通讯作者在Coordin. Chem. Rev.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Small等期刊发表论文近20篇，被引用2200余次（谷歌学术），H因子24，3篇入选ESI高被引论文，1篇入选ESI热点论文。申请发明专利15件，已获授权专利11件，其中国际授权专利1件。主持国家自然科学基金青年基金、山东省自然科学基金青年基金、校（院）科教产融合试点工程基础研究类项目等科研项目6项。以第一完成人获得第十七届济南市优秀自然科学学术成果一等奖、中国材料大会优秀报告奖等科技奖励5项。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202401493
