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有机长余辉发光（LPL）材料应用广泛，但现有有机 LPL（OLPL）系统与人类暗视觉不匹配。研究人员通过将电荷转移（CT）上转换为局域激发（LE）单重态，实现 OLPL 系统发射蓝移，开发的 OLPL 系统达到 A 类（ISO 17398）LPL，为 OLPL 材料发展提供新方向。
在科技飞速发展的今天，长余辉发光（Long-persistent luminescence，LPL）材料凭借无需外部电源就能长时间发光的神奇特性，在众多领域大显身手。从夜晚为人们指引方向的安全标识，到深入人体内部的生物成像，都有它的身影。近年来，有机 LPL（Organic LPL，OLPL）材料更是备受瞩目，其不含重金属元素，化学结构设计灵活，加工条件也不苛刻。然而，现有 OLPL 系统却存在一个关键问题：发射光的颜色与人类暗视觉（scotopic vision）不匹配。人类眼睛在不同光照条件下，由不同的感光细胞发挥作用，暗视觉主要由视杆细胞介导，对蓝光更为敏感，可传统 OLPL 系统发出的光多为绿色到红色，这大大限制了其在低光照环境下的应用效果。
为了解决这一难题，来自冲绳科学技术大学院大学（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University）、苏州大学等机构的研究人员展开了深入研究。他们提出了一种全新的策略，通过将电荷转移（Charge-transfer，CT）态上转换为局域激发（Locally excited，LE）单重态，实现了二元 OLPL 系统发射光的蓝移。研究过程中，他们精心制备了一系列具有不同ΔELUMO梯度变化的 OLPL 系统，利用稳态、时间分辨光谱和波长分辨热释光（Thermoluminescence，TL）测量等技术进行全面表征。
研究人员通过多种关键技术方法深入探究。在材料选择与能级表征方面，选用结构相似但 HOMO 或 LUMO 能级逐渐变化的供体和受体材料，运用差分脉冲伏安法（Differential pulse voltammetry，DPV）精确测量 HOMO 和 LUMO 能级。对于 LPL 性能评估，借助光谱辐射计测量不同系统的 LPL 光谱和衰减曲线。在研究ΔELE?CT对发射光谱的影响时，测量不同系统的光致发光（Photoluminescence，PL）光谱，并结合瞬态光谱区分荧光、热激活延迟荧光（Thermally activated delayed fluorescence，TADF）和 LPL。此外，通过波长分辨 TL 测量和量子化学计算，验证1CT到1LE的上转换。
研究结果令人欣喜。在供体 - 受体系统选择与ΔELE?CT表征上，成功筛选出合适材料并精确测定其能级和ΔELE?CT值。LPL 性能评估显示，小ΔELE?CT系统的 LPL 光谱与暗视觉范围匹配良好，如 DAAPC/2,8 - PPT 的 LPL 强度较强。ΔELE?CT对发射光谱影响显著，小ΔELE?CT时，供体的1LED发射占比增加，光谱蓝移；大ΔELE?CT时，主要为1CT发射。同时，研究还通过实验和理论证实了1CT到1LE的上转换过程。在 LPL 强度和陷阱填充动力学方面，发现小ΔELE?CT有助于提高 LPL 强度和陷阱填充效率。最后，通过引入外部电子陷阱，如 m - BTB 和 PPTDO，增强了 LPL 性能，m - BTB/DAAPC/2,8 - PPT 达到 ISO 17398 标准的 A 类，展现出良好的应用潜力。
该研究成果意义重大。首次提供了 OLPL 系统中 CT 到 LE 单重态上转换的直接实验证据，明确了小能量偏移在调节 LPL 中的关键作用。开发的 OLPL 系统实现 A 类 LPL，与人类暗视觉高度匹配，为提高 OLPL 材料效率和适用性开辟了新途径，有望推动 OLPL 材料在实际应用中的广泛发展，在未来的安全标识、生物成像等领域发挥更大价值，也为有机太阳能电池（Organic solar cells，OSC）和蓝色有机发光二极管（Organic light - emitting diodes，OLED）的发展提供了新的思路和方向。
