理化所高级激发态发光研究取得进展

　　【仪表网 仪表产业】多色发光材料在柔性显示器、固态照明和有机激光器等领域中应用广泛。由于采用多组分多色发光材料受制于相分离和不同颜色老化的问题，发展多发射的单一分子发光体是构筑多色发光固体器件的选择。但是根据Kasha规则，在固态或凝聚态中，分子的高级激发态将通过振动驰豫和碰撞迅速失活到达低激发态，并在低激发态辐射发光。
 

　　激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同的波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度大时的激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度和能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室和探测器。常用光源为氙灯，单色器为光栅，探测器主要用光电倍增管。
 

　　近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心吴骊珠团队研究了一类基于杂原子取代类刚性二苯乙烯特有分子骨架，在室温单一组分固体条件下表现明亮的多色发光。激发波长依赖的荧光发射、发光光谱与激发光谱的镜像关系、时间分辨的发光行为等证明双重荧光和双重磷光分别源于单重激发态和三重激发态的高/低能级。机制研究表明，多重的分子内/间氢键和较大的高/低能级的激发态能隙“抑制”了Kasha规则，使高级激发态(S2，T2)表现辐射发光。高级激发态(S2)的荧光量子产率高达2.3–9.6%。这为设计单一组分多色发光固体材料提供了理想模型。
 

　　α、β、γ及X射线激发物体引起的发光。 α射线是带正电(氦核)的粒子流，而β射线是电子流，都是带电粒子，不过，它们比一般带电粒子，例如阴极射线，能量大得多。γ射线和 X射线是电磁辐射，都是光子流，不过，比可见光、紫外线的光子能量大得多。因此相对地说，辐射发光又可称为高能粒子发光。物体的辐射发光谱与其他方式激发的发光谱基本相同，但从激发过程来看，它们之间有很大的差别。
 

　　辐射发光应用：
 

　　① 闪烁计数器、闪烁探测器。用来进行射线强度、能谱及剂量的测量。
 

　　② X射线医疗及工业无损探测用的直接观察屏,以及使乳胶感光的增感屏。直接观察屏要求发光谱与人眼光谱响应匹配，一般谱峰在520～560nm之间。增感屏则要求感光乳胶对X 射线的吸收很少，而屏中的辐射发光材料吸收X 射线发出的光，能使乳胶感光，因此，发出的光应与乳胶的光谱响应相匹配。
 

　　③ 性发光材料。在发光材料(例如ZnS)中加入少量的放射性同位素，可以不需其他外加能源就能长时间地发光。有些同位素半衰期很长，所以称这种材料为性的发光材料。它可以用来作为一种弱照明的不熄光源，例如涂覆在仪表上，可在夜间或暗处观察。实际上，为了减低放射线对人体的伤害，常采用半衰期较短、毒害较低的人工同位素,例如氚(H)半衰期12.33年，钷(PM)半衰期2.65年，发光材料则用ZnS等。