我国科学家实现有源光波导远程激发的白光发射

蓝光作为显示三基色之一以及能量主体激发白光发射在实际应用中发挥着重要作用，然而，开发高性能的蓝光材料一直具有挑战性。近日，我国科学家借助光波导与荧光共振能量转移在聚集诱导发光（AIE）微纤维上成功实现了白光发射。相关成果发表于《聚集体》（Aggregate），并被选为封面。

当期期刊封面。杨先光供图

1986年，美籍科学家中村修二和日籍科学家赤崎勇、天野浩开发了掺杂态GaN晶体，并基于此制备了高亮度蓝光发光二极管，从而开辟了无机蓝光材料在显示和照明领域的高效低能耗应用。然而，无机发光材料仍具有脆性强（易碎）、加工性差、性质难于调节等缺点。相比之下，有机发光分子的结构可借助有机合成便捷设计，因而可得到性质丰富的材料。

此外，有机发光材料还具有质轻、柔韧性好、制备成本低等优势，从而吸引了光电领域科学家的关注。当然，目前对于有机蓝光材料的设计也存在不少问题。与无机发光材料相比，有机发光材料的共性问题是稳定性较差，而提高该性能在实际应用中是必不可少的。因此，开发在聚集态发光效率高、发射谱带窄以及稳定性好的蓝光材料挑战与机遇并存。

为了攻克这一难题，中国科学院院士、香港中文大学（深圳）理工学院院长唐本忠团队联合暨南大学物理与光电工程学院教授李宝军和副教授杨先光、暨南大学化学与材料学院副教授陈明，基于TPP核心分子，通过在其结构上衍生甲氧基，设计出一种新型深蓝光AIE分子TPP-4OMe。通过观察，发现该分子的光物理性质和其引入的甲氧基密切相关。TPP-4OMe发射435 nm的深蓝光、半峰宽为34 nm，且在聚集态下的发光效率高达50.9%。

该研究表明，该类材料相比于商业化荧光染料ICG具有极佳的光稳定性。他们基于TPP-4OMe设计出具有明确形态和结构组成的深蓝光AIE微纤维，该深蓝光发射有源光波导的光损耗系数为6.7×10^-3 dB mm^-1。结合其发光效率高、半峰宽窄、稳定好等优势，该AIE微纤维在光电器件方面具有应用价值。此外，这些AIE微纤维可实现对全可见光的低损耗无源光波导。

更为有趣的是，研究人员将AIE微纤维的末端涂覆其它AIE分子，基于波导激发、能量转移等方式在微米尺度实现了不同波长的荧光发射。值得一提的是，他们还通过优化涂覆绿光和红光AIE分子的比例，实现了有源光波导远程激发的白光发射，其色坐标为（0.33，0.35），与国际照明委员会提出的标准白光色坐标（0.33，0.33）非常接近，为微米尺度提取物质信息和增强光与物质相互作用提供有力的工具。

上述研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技项目、深圳市功能骨架材料重点实验室和深圳市科技创新委员会等的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/agt2.453