在国家自然科学基金等项目资助下，新材料与化工学院聚合物功能材料团队青年教师方兵和戴玉华教授，在光固化室温磷光领域取得重要进展，相关研究成果撰写的学术论文《Proton transfer regulated photocured robust room temperature phosphorescence from naphthalimide》,发表在国际知名期刊Nature Communications (2026), https://doi.org/10.1038/s41467-026-70999-8 (SCI 一区TOP，IF=15.7)。北京石油化工学院首次以第一完成单位在《Nature Communications》上发表成果，青年教师方兵、戴玉华教授和北京化工大学尹梅贞教授为论文的共同通讯作者，第一作者为我校2023级材料科学与工程硕士研究生王爱成。

室温磷光材料在停止光照后依然持续发光。和普通荧光材料相比，它的发光寿命更长、信噪比更高，在防伪、信息存储、生物成像等方面有着不可替代的优势。不过，传统的室温磷光材料一直有不少“短板”：无机磷光材料毒性高、制作复杂；有机磷光材料虽然更灵活，但发光效率低、余辉短，尤其是光固化型的有机磷光材料，还需要同时加入磷光基团和光引发剂，不仅体系复杂，还容易出现磷光被“抑制”的问题。

针对这些难题，我院聚合物功能材料团队设计了一种“一身兼两职”的核心分子-萘酰亚胺衍生物。这种分子既可以作为“磷光单元”，又能充当光固化的“引发剂”，在紫外光照射下，它能一边产生自由基让丙烯酸、丙烯酰胺聚合成坚固的高分子基质，一边被牢牢“固定”在基质中，形成稳定的发光结构。更关键的是，团队发现了质子转移氢键的“调控魔法”：材料中的羧基带正电，能和萘酰亚胺分子里叔胺的孤对电子结合，形成特殊的氢键。这一结合不仅能减少发光过程中的能量损耗，让更多能量用于发光，还能增强分子间的相互作用，实现磷光寿命长达389.58毫秒，磷光量子产率高达17.83%。而且在水中浸泡3个多小时仍能保持明显的黄色余辉；在正己烷、酒精等多种有机溶剂中浸泡45天，发光效果几乎不受影响。不仅如此，这款材料还能实现“变色发光”。通过加入不同量的罗丹明B，利用磷光共振能量转移原理，让材料的余辉颜色从黄色逐步连续变成红色。并通过光固化技术轻松实现双色的三维发光材料；还能制成磷光油墨，在玻璃、塑料等不同基底上光刻出精细的二维码、校徽等图案，为高端防伪、信息加密等领域提供了全新的材料选择。

 

聚合物功能材料研究团队

图1. 萘酰亚胺光固化RTP材料的制备过程及其调控机制示意图。

图2：光固化RTP的光学性能测试。 a. P-AA-AM薄膜的余辉照片；b. 紫外光照射下NDIAM产生自由基；c. 光固化40 s后双键转化率达～91.80 %；d-g. 随光固化时间延长，P-AA-AM的RTP强度和寿命显著提升，50s时寿命达389.58ms；h, i. 材料在水中浸泡210min仍保持良好RTP性能；j. 在n-Hexane、DMF、DCM等多种有机溶剂中浸泡45天，RTP寿命和强度无明显变化，证实其优异的耐溶剂性。

图3：选择不同质子供体能力单体，验证质子转移氢键在调控室温磷光中的重要性。a. 仅含AA的均聚物P-AA有黄色余辉，St/MA/MMA/HEA均聚物无余辉，而这些单体与AA的共聚物均出现明亮黄色余辉；b-d. P-AA的磷光强度、寿命（156.79ms）和量子产率（12.46%）远高于其他均聚物；e-g. 共聚物的磷光性能较对应均聚物显著提升，证实PTHBs对RTP的调控作用；h-j. P-AA-St的激发态寿命长于P-St，证明PTHBs有效抑制了S₁非辐射弛豫。

图4：理论模拟计算验证质子转移氢键在阻断光诱导电子转移、促进系间窜越起到关键作用。a. NDIAM的叔胺和羧基之间存在强分子间相互作用；b. NDIAM/PAA间以吸引作用和范德华力为主，且羧基与叔胺形成PTHBs、羧基与羰基形成分子间氢键；c. HOMO-LUMO能级分析表明，AA可通过PTHBs改变叔胺的能级分布，抑制PET效应引发的S₁非辐射弛豫，而St/MA/HEA无此作用；d. NDIAM/PAA在S₁能级±0.3eV范围内有更多ISC通道且SOC常数更大，显著促进ISC；e. NDIAM/PAA中S₁和T₁态的空穴和电子转移至PAA，发生电荷转移，促进ISC并降低非辐射弛豫常数，延长磷光寿命。

图5. 利用磷光共振能量转移原理，实现余辉颜色从黄色到红色的连续调控。 a. TS-FRET过程示意图，P-AA-AM作为能量供体，RhB作为能量受体；b. P-AA-AM的磷光光谱与RhB的吸收光谱高度重叠；c-d. P-AA-AM/RhB存在高效的TS-FRET过程，间接激发下有强延迟发射，直接激发下RhB无明显延迟发射；e-g. 随RhB负载量增加，P-AA-AM的550nm延迟光谱强度逐渐减弱直至消失，发射峰红移至614 nm，余辉从黄色变为红色，且磷光寿命从373.50ms降至108.40ms；h. TS-FRET效率随RhB负载量增加逐渐提升至71.0%。

图6：三维立体成型和光刻图案化。a-c. 逐层光固化制备的黄色、红色及黄红双色3D块状RTP材料；d. P-AA-AM和P-AA-AM/RhB处理的棉线，紫外光下为蓝色荧光和橙红色荧光，关灯后分别呈现黄、红余辉；e图为光图案化的工艺流程：涂覆墨水→掩膜紫外曝光→水显影；f-h.在PVC、玻璃等不同基底上制备出蝴蝶、校徽、二维码等图案。标尺：8毫米。

 

（供稿：材料系方兵；审核：张翠华）