【儀表網 研發快訊】熱致變色熒光材料以其顯著的發射顏色隨溫度變化為特征，因其在刺激響應和光學加密技術中的前沿應用而受到廣泛關注。然而，現有的熱致變色熒光材料通常具有較弱的光譜可逆性以及有限的溫和工作溫度和嚴重的發光淬滅。高溫等極端條件下的光譜切換無疑會提高加密安全性，但對目前的熱致變色熒光材料仍然具有挑戰性。
為了解決這一挑戰，李曉明教授等探索和研究了Rb2MnBr4(H2O)2及其相關晶體，并觀察到了高達473 K的高溫熱致變色熒光和80個循環的穩健結構和光學可逆性。他們首先根據Rb-Mn-Br材料體系的化學組成和晶體結構，結合熱重、DSC分析和理論計算推斷出整個體系中存在三種可能的相變過程。根據晶體場強度理論和結晶水的發光淬滅作用，推測由于晶體結構發生變化會導致晶體配位發生改變，配位數密切影響著晶體場的強度進而導致材料發光的改變。隨后，結合原位變溫X射線衍射以及原位變溫吸收光譜，證明了在室溫至473 K內可以發生三階段的可逆相變，并可以在特定溫度下實現溫度驅動的非發光、紅色和綠色發光狀態。值得注意的是，在如此高溫下的可逆變色響應很少被報道。并且，此材料在長期循環后仍能保持穩健的結構和光學特性。最后，將此穩健的高溫熱致變色熒光材料與藍光量子點結合，構筑了可視化溫度傳感器以及基于溫度和時間的雙重信息加密系統，使Rb2MnBr4(H2O)2比傳統鹵化物鈣鈦礦更智能。這項工作表明，Rb2MnBr4(H2O)2作為穩定、高溫、無毒的調色響應平臺，具有巨大的潛力，可用于先進的防偽和信息安全應用。相關成果《High-Temperature, Reversible and Robust Thermochromic Fluorescence Based on Rb2MnBr4(H2O)2 for Anti-Counterfeiting》發表在材料學領域頂級期刊Advanced Material上。我校為論文第一通訊單位，李曉明和曾海波教授為論文通訊作者，博士生劉陽為第一作者。
圖1 可逆結構轉變示意圖
圖2 可視化溫度傳感器以及基于溫度和時間的信息加密
上述研究成果得到了國家自然科學基金委優秀青年基金、江蘇省基礎研究計劃優秀青年基金、南京理工大學中央高校基本科研業務費(交叉與原創專項)的支持。
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