华南师范大学华南先进光电子研究院教授周国富团队首次设计并成功制备了4种经聚乙烯亚胺（PEI）改性的彩色金属-有机骨架（MOF）电泳微粒。近日，相关成果发表于《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）。

记者了解到，该研究结果显示，这些微粒在颜色表现、荷质比、响应速度、稳定性、制备工艺以及成本控制等方面，均显著优于基于有机颜料和无机颗粒的传统电泳粒子，为彩色电泳显示技术开辟了一条简易、创新且极具应用价值的新路径。

电泳显示技术，作为一种主流的反射式显示技术，以其响应迅速、双稳态特性、低能耗、高可靠性、宽视角以及绿色护眼等优势，备受关注。目前，黑白电泳显示器已成功实现商业化应用，然而，在色彩丰富度和刷新速度方面，仍存在明显短板，这极大地制约了其在彩色视频显示领域的进一步发展。其核心挑战在于电泳粒子本身的色彩表现以及多粒子体系在电场下的可控性。

MOF材料，由金属离子与有机配体通过配位键精心构筑而成，形成多孔有序的杂化结构。通过精准调控其关键成分，MOF材料可展现出截然不同的物理化学性质，因此在催化、吸附、分离、传感等多个领域均展现出广泛的应用前景。尤为值得一提的是，MOF材料具有精确可调性，具体表现在易于改性、形态可控、孔隙率高、密度可调等诸多方面。此外，其高电荷密度以及鲜艳且稳定的色彩特性，使得MOF微粒在作为彩色电泳粒子方面具有得天独厚的优势。

基于此，周国富教授团队精心制备了四种典型的彩色MOF微粒，并通过PEI表面修饰技术，首次成功构建了具有高荷质比的蓝色、红褐色、绿色和紫色MOF胶体粒子，并实现了它们在单色、双色显示中的初步应用。研究过程中，团队对这些粒子在非极性溶剂中的带电性质进行了系统表征与分析，发现PEI表面修饰前后的Zeta电位分别约为-10 mV和+30 mV。这一数据有力证明了利用静电作用力在MOF表面修饰聚合物可有效改变并提升其表面电位。

进一步地，团队通过吸附不同性质的聚合物于MOF表面，使其具备不同的电性和电荷量，不仅验证了该方法的通用性，也充分展示了彩色MOF-PEI微粒作为电泳粒子的巨大应用潜力。

为验证实际电泳效果，团队将单色MOF-PEI电泳粒子与白色TiO2纳米粒子混合，构建了双色电泳墨水体系。实验结果表明，在仅0.02V/μm的超低场强下，该体系即可明显呈现浅色；反之，则呈现MOF-PEI粒子自身的鲜艳色彩。其响应/回复时间均不超过2.3秒/5.9秒，且在经过1200秒的持续驱动后，仍保持良好的电泳效果，充分证明了其在实际应用中的稳定性和可靠性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-025-02095-3