光刺激因其操作便捷、响应迅速以及远程操控能力强等特点，近年来被广泛应用于光电器件、分子逻辑门以及数据存储等领域。然而，目前的研究多集中于光诱导下材料理化性质的单向变化，对于光刺激对发光性能的影响关注较少。与此同时，长余辉材料因其独特的光学性能，在发光显示、信息加密和生物成像等领域备受关注。然而，现有技术中长余辉材料通常需要模塑或打印等复杂预处理工艺，极大限制了其应用范围。

图1. 通过聚乳酸实现光打印时间分辨磷光

针对这一挑战，武汉大学电子信息学院刘兴海教授团队提出了一种基于碳点（CDs）和聚乳酸（PLA）复合材料的动态长余辉材料（CDs-PLA），并开发了一种两步法制备工艺。如图1所示，首先，通过水热法制备含有丰富基团的CDs；随后，CDs与PLA在溶剂中混合并搅拌形成稳定的氢键网络，以有效抑制非辐射跃迁。该材料表现出优异的光激活余辉特性，其余辉寿命在短时间（<60秒）激活后，从2.5毫秒跃升至625毫秒（图2），同时具有12.8%的磷光量子产率（PHQY）。通过优化水热时间和溶剂条件，研究团队成功实现了从黄色到绿色的动态余辉，这种特性显著优于此前报道的材料。此外，如图3所示，团队研究了光活化中的光交联机理，并借助这一特性实现了光打印和分子逻辑门的应用（图4）。

图2. 碳点光活化磷光

图3. 光交联机理

图4. 分子半加器/半减器与光打印

与传统长余辉材料相比，CDs-PLA复合材料不仅显著缩短了激活时间，还增强了光致发光性能的多样性。同时，PLA基质赋予材料优异的可降解性和环境稳定性，进一步扩大了其在绿色应用领域的潜力，如多维信息加密与存储。研究团队表示，这项研究为开发高效、动态发光的光激活打印材料提供了全新策略。该成果以“Time-Dependent phosphorescence from carbon dots enables multidimensional photoactivated printing and tunable molecular calculations”为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上（Chem. Eng. J. 2024, 502, 157819），文章第一作者是研究生曾健纹和唐兆润。

该工作是团队近期关于室温磷光材料相关研究的最新进展之一。磷光材料的实现方法往往限制着材料应用中的可迁移性。为此团队发展了光活化方法，借助碳点和基质的光交联作用，使得材料可通过简单模具进行光打印，大大拓展磷光发射的应用场景。

在2024年中，团队在调控室温磷光的量子产率、寿命和波长等方面取得了显著进展，团队使用微波热解法实现98.95%超高量子产率室温磷光材料（Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2310198.），采用分子工程策略制备了具有优异RTP性能的多色碳点复合材料（Adv. Optical Mater. 2024, 12, 2302820）通过双重刚性策略实现了长寿命蓝光发射（Adv. Sci. 2024, 2402632）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157819