导读

超长余辉材料，在应急照明、生物成像、信息防伪等领域具有不可替代的应用价值。长期以来，该领域被含重金属的无机材料主导，其高成本、高毒性等特征严重限制了柔性电子、生物医用等新兴场景的拓展。纯有机超长余辉因三线态激子的固有性质，难以同时提升效率与寿命，且对外界氧、温度等敏感，致使其在复杂环境中应用成为巨大挑战。近年来主客体掺杂策略的发展为突破有机余辉材料发展瓶颈提供了关键解决方案，推动该领域迅速成为倍受关注的前沿方向。近日，西北工业大学柔性电子研究院黄维院士、于涛教授及香港城市大学陈展耀助理教授研究团队发表综述文章，概述并总结了不同发光机制的基于有机分子的主客体型超长余辉材料，包括超长室温磷光（URTP）材料、超长热激活延迟荧光（UTADF）材料和有机长余辉发光（OLPL）材料。此外，还讨论了该领域面临的挑战，并对未来发展方向进行展望。相关研究成果以 “Ultralong organic afterglow from small molecular host-guest materials: state of the art” 为题发表于《Light: Science & Applications》。

研究内容

超长有机余辉材料凭借其独特的长寿命激发态特性，以及成本低廉、功能可调性强、易于规模化制备的优势，在光电子材料领域展现出重要研究价值与应用潜力。为突破纯有机材料发光效率低、环境稳定性差的核心瓶颈，近年来主客体掺杂策略被广泛应用。该策略通过将发光小分子（客体）均匀分散于特定小分子主体基质中，借助主客体间的非共价相互作用（如氢键、π-π堆积、范德华力）调控客体分子的激发态动力学行为，构建主客体型有机超长余辉材料。其中，有机小分子因其能够进行精确的化学修饰，从而调整能级结构并优化分子间相互作用，有望成为对长余辉颜色、寿命和刺激响应行为的调控的理想材料。

过去几年间，科研人员在主客体型有机超长余辉小分子材料领域展开深入研究，从构建刚性平面骨架、引入空间位阻基团等分子结构设计到构建超分子组装体等聚集态调控，研究维度不断拓展，已相继实现纯有机小分子晶体材料、无定形薄膜材料等多种形态的长寿命发光。然而，目前仍缺乏关于如何从小分子主-客体材料中系统地实现高效超长有机余辉的综述类研究。现有文献多聚焦于聚合物基底的材料主客体型有机超长余辉的性能优化或机制探讨，缺乏对小分子体系主客体选择原则、效率提升策略等核心问题的系统性梳理，使得研究者在设计新体系时难以借鉴成熟经验。

在这项综述研究中，研究团队紧密围绕近三年（2022-2025 年）该领域的前沿动态，聚焦于基于有机分子构建的主客体型超长余辉材料。依据不同的激发态跃迁机制，将所涵盖的材料划分为URTP材料，UTADF材料和基于电荷转移复合物等特殊结构OLPL材料，如图1所示。综述研究对基于每一类发光机理的典型研究工作进行了详细介绍和评述。另外，也对不同类型的基于有机分子的主客体型超长余辉材料的掺杂比例、材料状态、余辉波长、余辉寿命、量子效率等光物理性能进行了对比分析。

图1. 基于有机分子的主客体型超长余辉材料的分类及应用。

总结与展望

基于有机分子的主客体型超长余辉材料现有研究进展，研究团队在应用研究层面详细探讨了该类材料在先进信息存储、加密和防伪、余辉显示、温度传感等多个研究领域的应用与潜力。然而，从实际应用需求来看，当前该类材料仍存在提升空间。

首先，高效且精准的调控超长余辉材料的发光特性对于实际应用至关重要，这将拓宽其在超精细光学数据存储与信息加密、生物成像等领域的应用。有望实现更小尺寸、更大容量以及更复杂、更高层次的时间分辨光学信息存储。此外，实现近红外长余辉发光仍具挑战性。最后，进一步提升无定形有机体系的高温环境下稳定性与环境相容性以满足商业应用要求，对于推动该领域产业化的发展至关重要。（来源：LightScienceApplications微信公众号）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-025-01954-3