近日，实验室金刚石光电材料与器件团队在碳点的三重态激子方面取得重要进展，相关成果以Brighten Triplet Excitons of Carbon Nanodots for Multicolor Phosphorescence Films为题发表在国际知名期刊《Nano Letters》上。论文第一作者为2019级硕士研究生曹庆同学，通讯作者为刘凯凯副教授和单崇新教授。

1944年，Lewis提出持久的磷光来源于三重态激子的辐射复合，使得磷光的研究有了更多的理论支撑。随着对三重态激子研究的深入，越来越多有关于三重态激子的应用得以实现。碳点具有相对简单的制备工艺和较高的稳定性，同时显示出高效的磷光性能。但遗憾的是，大多数报道的基于碳点的磷光材料只能在固体状态下获得。究其原因，是由于碳纳米点的振动/转动诱导的非辐射复合和三重态激发态电子/能量转移会引起能量耗散，导致碳点的三重态激子在通常情况下不发光，表现为“暗态”。因此，如何“点亮”碳纳米点中的三重态激子，拓展其应用范围，是本领域的研究重点。

鉴于聚乙烯醇具有良好的水溶性和丰富的羟基，碳纳米点与聚乙烯醇之间形成的氢键可以极大地限制碳纳米点在柔性薄膜加工过程中的振动/转动。此外，聚乙烯醇可以进一步隔离碳点，抑制环境中的氧气导致的三重态激子的淬灭，提高了环境条件下的稳定性和效率。因此，将碳纳米点嵌入聚乙烯醇基质中，能够“点亮”其三重态激子，使其成为“亮态”。由于磷光薄膜具有退激发延迟显示的特性，作者提出了动态光学签名的概念，磷光薄膜可以有效记录个人的书写速度和书写习惯。

该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.2c00788