我國科學家實現有源光波導遠程激發的白光發射

藍光作為顯示三基色之一以及能量主體激發白光發射在實際應用中發揮著重要作用，然而，開發高性能的藍光材料一直具有挑戰性。近日，我國科學家借助光波導與熒光共振能量轉移在聚集誘導發光（AIE）微纖維上成功實現了白光發射。相關成果發表于《聚集體》（Aggregate），并被選為封面。

當期期刊封面。楊先光供圖

1986年，美籍科學家中村修二和日籍科學家赤崎勇、天野浩開發了摻雜態GaN晶體，并基于此制備了高亮度藍光發光二極管，從而開辟了無機藍光材料在顯示和照明領域的高效低能耗應用。然而，無機發光材料仍具有脆性強（易碎）、加工性差、性質難于調節等缺點。相比之下，有機發光分子的結構可借助有機合成便捷設計，因而可得到性質豐富的材料。

此外，有機發光材料還具有質輕、柔韌性好、制備成本低等優勢，從而吸引了光電領域科學家的關注。當然，目前對于有機藍光材料的設計也存在不少問題。與無機發光材料相比，有機發光材料的共性問題是穩定性較差，而提高該性能在實際應用中是必不可少的。因此，開發在聚集態發光效率高、發射譜帶窄以及穩定性好的藍光材料挑戰與機遇并存。

為了攻克這一難題，中國科學院院士、香港中文大學（深圳）理工學院院長唐本忠團隊聯合暨南大學物理與光電工程學院教授李寶軍和副教授楊先光、暨南大學化學與材料學院副教授陳明，基于TPP核心分子，通過在其結構上衍生甲氧基，設計出一種新型深藍光AIE分子TPP-4OMe。通過觀察，發現該分子的光物理性質和其引入的甲氧基密切相關。TPP-4OMe發射435 nm的深藍光、半峰寬為34 nm，且在聚集態下的發光效率高達50.9%。

該研究表明，該類材料相比于商業化熒光染料ICG具有極佳的光穩定性。他們基于TPP-4OMe設計出具有明確形態和結構組成的深藍光AIE微纖維，該深藍光發射有源光波導的光損耗系數為6.7×10^-3 dB mm^-1。結合其發光效率高、半峰寬窄、穩定好等優勢，該AIE微纖維在光電器件方面具有應用價值。此外，這些AIE微纖維可實現對全可見光的低損耗無源光波導。

更為有趣的是，研究人員將AIE微纖維的末端涂覆其它AIE分子，基于波導激發、能量轉移等方式在微米尺度實現了不同波長的熒光發射。值得一提的是，他們還通過優化涂覆綠光和紅光AIE分子的比例，實現了有源光波導遠程激發的白光發射，其色坐標為（0.33，0.35），與國際照明委員會提出的標準白光色坐標（0.33，0.33）非常接近，為微米尺度提取物質信息和增強光與物質相互作用提供有力的工具。

上述研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣州市科技項目、深圳市功能骨架材料重點實驗室和深圳市科技創新委員會等的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/agt2.453