力致發(fā)光（Mechanoluminescence, ML），又稱摩擦發(fā)光、斷裂發(fā)光或壓電發(fā)光，是指固體材料在機械外力作用下破裂或形變而產生發(fā)光，這是直接將機械能轉變成光能的一種發(fā)光現象。與其它類型的發(fā)光相比，力致發(fā)光不需要外加電壓或紫外光照射等激發(fā)源，其環(huán)境友好的激發(fā)方式使得力致發(fā)光材料在應力傳感、壓光照明和加密防偽等領域具有重要的潛在應用。
2010年開始，中山大學化學學院池振國教授研究團隊在聚集誘導發(fā)光（AIE）材料的力致發(fā)光變色方面做了大量探索性的研究工作，發(fā)現了力致發(fā)光變色是絕大多數AIE材料的一個共性。該共性的發(fā)現，具有重要的學術意義，為解決力致發(fā)光變色材料稀少問題及促進該類智能材料的應用研究提供了一個切實可行的解決方案。
在上述研究基礎上，2015年，該研究團隊又首次發(fā)現了聚集誘導熱激活延遲熒光（AIE-TADF）材料具有力致發(fā)光現象（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 874-878），然后又發(fā)現了一些AIE分子具有力致發(fā)光性能，并對其產生機理進行了深入研究（Chem. Sci., 2015, 6, 3236-3241；Chem. Sci., 2016, 7, 5307-5312；Chem. Sci., 2018, 9, 5787-5794）。
2017年，武漢大學李振教授團隊與池振國教授團隊合作，發(fā)現了一些純有機磷光材料具有力致發(fā)光現象，把力致發(fā)光拓展到有機磷光領域（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 15299-15303；Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 880-884）。
2018年，池振國教授團隊又發(fā)現了力致長余輝發(fā)光現象（Chem. Sci., 2018, 9, 3782-3787），至此，純有機材料的力激發(fā)發(fā)射熒光、TADF、磷光或長余輝等不同發(fā)光類型的力致發(fā)光拼圖拼齊。
2018年，池振國教授團隊（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12727-12732）與青島科技大學楊文君教授團隊（Chem. Commun., 2018, 54, 8206-8209）同時研究發(fā)現，將主體材料（具有力致發(fā)光性能）與不同客體發(fā)光材料（不具有力致發(fā)光性能）進行復合，可以通過機械力激發(fā)不同發(fā)光顏色客體分子產生發(fā)光，從而把力致發(fā)光材料體系從純有機單組分進一步拓展到復合體系，極大地豐富了有機力致發(fā)光材料體系。
近日，中山大學化學學院池振國教授研究團隊提出利用一種更加簡單的方法來精準設計力致發(fā)光復合材料體系的新設計策略。該策略設計的力致發(fā)光復合材料體系中，單獨的主體材料和客體材料都不具有力致發(fā)光性能，但是通過主客體復合得到的復合體系則具有力致發(fā)光性能，實現了從無到有的力致發(fā)光。
同時，客體材料的選擇范圍非常廣，可以是純有機發(fā)光材料、配合物磷光材料，也可以是無機量子點發(fā)光材料等等。通過改變客體材料的種類，非常容易調節(jié)力致發(fā)光的發(fā)光顏色、亮度、色純度以及發(fā)光壽命等性能，極大地豐富了力致發(fā)光材料的研究內涵。
結合光物理測試和理論計算，深入探究這類新型力致發(fā)光復合體系的激發(fā)過程和發(fā)射過程，并揭示了復合體系力致發(fā)光的激活機制是源于壓電效應和主客體分子的能量轉移。
上述研究結果發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition，中山大學化學學院為第一完成單位。以上研究工作得到了國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務費等項目的大力支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202010166
