本(ben)征(zheng)型窄(zhai)帶藍(lan)色(se)室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)及其(qi)在3D打(da)印(yin)自(zi)監測微(wei)流控芯(xin)片(pian)的(de)應用(yong)

▲1分(fen)鐘(zhong)快速(su)了(le)解新材(cai)料(liao)最(zui)新(xin)研究成果(guo)

近(jin)年(nian)來，有機窄(zhai)帶熒(ying)光材(cai)料(liao)收(shou)到(dao)研(yan)究者們的(de)大量(liang)關(guan)註，這(zhe)些材(cai)料(liao)在(zai)高(gao)分(fen)辨率成(cheng)像(xiang)、高(gao)質量(liang)顯(xian)示、防(fang)偽(wei)加(jia)密(mi)、多(duo)通(tong)道(dao)傳(chuan)感(gan)等領(ling)域具有優良(liang)的(de)應用(yong)前景(jing)。然而，本(ben)征(zheng)型有機室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)及其(qi)相關(guan)器(qi)件的開發卻鮮有報道(dao)，這(zhe)是因(yin)為缺少(shao)有效的窄(zhai)帶室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)的(de)設(she)計策略及理(li)論(lun)體系，以及其(qi)適合(he)應用(yong)的(de)制(zhi)備手段。因(yin)此(ci)，開發壹(yi)種(zhong)新型設(she)計(ji)原則(ze)來實(shi)現(xian)具有穩定性好、易(yi)於(yu)加(jia)工的本(ben)征(zheng)窄(zhai)帶藍(lan)色(se)室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)，並開發相(xiang)應的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)件是壹(yi)項(xiang)艱(jian)巨的挑(tiao)戰(zhan)。

近(jin)日(ri)，西(xi)北(bei)工業(ye)大學(xue)黃(huang)維(wei)院(yuan)士和(he)於(yu)濤(tao)教授(shou)團(tuan)隊(dui)成功(gong)地(di)設(she)計並合成(cheng)了(le)壹系(xi)列(lie)新(xin)型窄(zhai)帶發(fa)光分(fen)子吲(yin)哚(duo)並吩噻嗪衍生(sheng)物，命(ming)名為Cphpz、1O-Cphpz和2O-Cphpz。該(gai)衍生(sheng)物是通(tong)過(guo)引入碳碳單(dan)鍵(jian)使(shi)得(de)分(fen)子逐漸(jian)平(ping)面(mian)化(hua)且(qie)具有剛性結構(gou)後(hou)，再(zai)將(jiang)吲(yin)哚(duo)並吩噻嗪衍生(sheng)物摻(chan)雜到(dao)可(ke)用於光固(gu)化(hua)3D打(da)印(yin)的高(gao)分(fen)子基質(zhi)丙(bing)烯酸羥(qiang)乙酯(zhi)-丙烯(xi)酸（HEA-AA）中(zhong)。2O-Cphpz@HEA-AA體系表(biao)現出半峰(feng)全(quan)寬(kuan)為36 nm和1.08 s的長(chang)壽(shou)命(ming)磷光的現(xian)象。（圖1，圖2）此(ci)外，為了(le)闡(chan)明產(chan)生窄(zhai)帶磷光的內(nei)部(bu)機制(zhi)，團隊對化(hua)合(he)物進(jin)行了(le)單(dan)晶(jing)分(fen)析和密(mi)度(du)泛函理(li)論(lun)計(ji)算，並利用(yong)摩(mo)方(fang)精(jing)密面(mian)投(tou)影(ying)微(wei)立(li)體光刻(ke)（PμSL）技術(shu)制(zhi)備了(le)壹系(xi)列(lie)相(xiang)關(guan)的(de)精(jing)細模(mo)型與特(te)別的光基微(wei)流控芯(xin)片(pian)。（圖3，圖4）

相(xiang)關(guan)研(yan)究成果(guo)以“Intrinsic Narrowband Blue Phosphorescent Materials and Their Applications in 3D Printed Self-monitoring Microfluidic Chips"為題近(jin)期發表(biao)在國(guo)際(ji)頂(ding)級期刊(kan)《Advanced Materials》上(shang)，西(xi)北(bei)工業(ye)大學(xue)柔(rou)性電子(zi)研究院黃(huang)維(wei)院(yuan)士和(he)於(yu)濤(tao)教授(shou)為本(ben)文的共(gong)同(tong)通訊作(zuo)者。

微(wei)流控芯(xin)片(pian)在(zai)許多(duo)生(sheng)物醫學和化學(xue)領(ling)域具有廣(guang)泛應用(yong)，尤(you)其(qi)在藥(yao)物篩(shai)選(xuan)、診(zhen)斷(duan)檢測、環境監(jian)測等(deng)方(fang)面(mian)具有特別的優(you)勢(shi)。微(wei)流控芯(xin)片(pian)通(tong)過精(jing)確控(kong)制(zhi)流體在微(wei)米(mi)或納米尺度上(shang)的(de)流動(dong)，能夠高(gao)效地(di)進(jin)行液(ye)體處理(li)、反(fan)應和(he)分(fen)析。其主(zhu)要(yao)優點(dian)包括(kuo)高(gao)通量(liang)、高(gao)靈敏(min)度(du)和(he)小型化(hua)等(deng)，使其(qi)成為分(fen)析實(shi)驗(yan)中(zhong)的(de)重(zhong)要(yao)工具。鑒(jian)於2O-Cphpz@HEA-AA體系的(de)窄帶藍(lan)色(se)室溫(wen)磷光的優(you)勢(shi)，團(tuan)隊重(zhong)點探(tan)索了(le)其在(zai)微(wei)流控芯(xin)片(pian)中(zhong)基於(yu)濕(shi)度的用(yong)於路徑自監(jian)測(ce)的潛(qian)在(zai)應用(yong)，如(ru)圖4所(suo)示。基於(yu)此，研(yan)究團隊通過(guo)摩(mo)方(fang)精(jing)密nanoArch®P150（精(jing)度：25 μm）3D打(da)印設(she)備，打印了(le)壹套(tao)精(jing)度為200 μm的光基微(wei)流控芯(xin)片(pian)。

與大多(duo)數(shu)報(bao)道(dao)的濕(shi)度響(xiang)應熒(ying)光材(cai)料(liao)相(xiang)比，研究團隊所開發的(de)濕(shi)敏(min)性室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)的(de)優(you)勢(shi)是發(fa)光壽命(ming)長(chang)且(qie)能(neng)有效防(fang)止(zhi)熒(ying)光背(bei)景(jing)的(de)幹擾(rao)，可(ke)進(jin)行準確(que)清晰的監(jian)測(ce)。尤(you)其(qi)是特(te)別藍色(se)窄(zhai)帶室溫(wen)磷光的信(xin)號，它具有更(geng)好的(de)頻(pin)譜(pu)選擇性、更(geng)高(gao)的分(fen)辨率和(he)更(geng)長(chang)的(de)發(fa)射(she)壽命(ming)，可(ke)以進(jin)壹步降低背(bei)景(jing)幹擾(rao)。如(ru)圖4所(suo)示，整(zheng)個微(wei)流控芯(xin)片(pian)在(zai)註入液(ye)滴之(zhi)前，在(zai)紫外光激(ji)發(fa)下(xia)能表(biao)現出明亮(liang)的藍(lan)色(se)磷光。然而，當(dang)液(ye)滴從不同的(de)註入口註入時，液(ye)滴流經(jing)的路徑上(shang)，藍(lan)色(se)磷光會被(bei)水(shui)分(fen)子猝滅(mie)而明(ming)顯(xian)消失。與此(ci)同(tong)時，針(zhen)對不同流量(liang)（20 µL與30 µL）導致(zhi)的(de)路徑終點差(cha)異(yi)，該(gai)微(wei)流控芯(xin)片(pian)也(ye)能基(ji)於(yu)磷光信號實(shi)現(xian)精(jing)確監(jian)測。

這(zhe)項工作(zuo)為設計窄帶室溫(wen)磷光材(cai)料(liao)提(ti)供(gong)了(le)壹種(zhong)簡(jian)單(dan)有效的策(ce)略，且(qie)為此種(zhong)材(cai)料(liao)開辟了(le)新的(de)平臺(tai)，促(cu)進(jin)其在(zai)高(gao)分(fen)辨率3D打(da)印(yin)傳感(gan)、多(duo)層信息(xi)加(jia)密(mi)等(deng)領域的應用(yong)。

本(ben)研(yan)究得到(dao)國(guo)家自然科(ke)學(xue)基(ji)金、陜(shan)西(xi)省(sheng)傑(jie)出青年(nian)科(ke)學(xue)基(ji)金和(he)中(zhong)央高(gao)校(xiao)研(yan)究基金的(de)支(zhi)持。