近年来，超长有机磷酸盐（UOP）引起了广泛的关注。UOP材料主要限于晶体或刚性主对象体系，但其较差的加工和力学性能严重阻碍了其实际应用。
在这里，来自南京工业大学安生府新兴材料科学中心的研究人员，石田康弘，东京大学Takuzo Aida，西北工业大学和南京工业大学成员黄伟，报道了一系列具有高力学强度的超长磷光泡沫。泡沫在室温下具有485.8 ms的磷光寿命。该论文发表在《化学学会杂志》上，标题为"具有高机械强度的超长有机有机20香泡沫"。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07674
超长有机磷酸盐（UOP），一种持久而有趣的光学现象，在激发源被移除后持续数秒，数分钟甚至数小时。近年来，UOP材料以其寿命长、斯托克斯位移大、利用率高、成本低、制备方便等特点而备受关注。特别是，在先进的信息安全、高对比度生物成像和高灵敏度光学传感方面具有巨大的潜力。近年来，研究人员提出了一系列开发UOP材料的方法，如结晶，主要对象掺杂和聚合。晶体工程和主对象掺杂是获得良好UOP的有效策略。已经报道了许多UOP材料，包括单组分有机固体，主要物体系统，聚合物，碳点，金属有机框架材料等。值得注意的是，在提高无金属磷光粉的荧光性能方面已经做了很多工作。例如，发射颜色可以从蓝色合理地调整为红色。余辉发射持续7小时。磷的效率为52%，也可以被X射线，可见光或红外光激发。然而，对于晶体或刚性主物体系统，其脆性和晶体诱导的粉末行为极大地阻碍了实际应用。据了解，研究人员尚未考虑UOP材料的力学。
骨头和木材作为天然产物，具有出色的机械性能，由薄壁和大孔径组成（图1a）。例如，骨骼是坚硬的，由脆弱的矿物质（钙和磷酸盐）、水和蛋白质组成。这种蛋白质主要是胶原蛋白。与配位氢键相互作用的单个胶原蛋白分子在分子尺度上自组装成坚硬而强大的纤维，这对于高机械强度非常重要。受到硬质生物材料独特的刚度和强度的启发，研究人员分析了自组装纤维。明胶作为降解胶原蛋白的异质材料，由于胶原纤维的溶解性差而具有特定的共价交联，因此具有较大的多分散性。在水凝胶中，明胶低聚物紧密缠绕在一起形成有序的三螺旋段。这三个螺旋段将在冷冻干燥过程中定向，以提高机械强度。因此，明胶泡沫是一种具有高机械强度的有前途的材料。此外，多位氢键有利于限制非辐射跃迁，产生超长磷光。然而，迄今为止尚未研究明胶的光物理性质。
图1（a）骨骼和木材及其微观结构图。（b） 生物聚合泡沫。上衣：超硬轻质明胶泡沫，叶片磷光寿命长。
在这里，研究人员报告了一系列具有超长磷光和高机械强度的轻质明胶泡沫。明胶泡沫，由365nm灯激发，可发出黄绿色超长磷光，在室温下肉眼观察几秒钟即可。泡沫的寿命达到485.8ms。此外，明胶泡沫具有取决于激发波长的磷光发射。明胶水凝胶，在0.15 g mL-1的浓度下制备的异源明胶泡沫具有很高的机械强度。比压缩压力高4.44兆帕。明胶泡沫作为晶体磷光材料的一部分，具有重量轻、含量丰富、可生物降解、无毒、易制备成大体积材料等优点，可用于安全鉴定、大规模展示、大规模鉴定等领域，在极端环境下具有很大的应用潜力（图1b）。
图2 明胶泡沫的制备和微观结构表征。
图3 芳香明胶泡沫的光物理和压缩性能。
图4 研究人员提出了明胶固体在环境条件下长寿命磷光的机理。
图5 其他聚合物泡沫。
综上所述，研究人员首先通过控制水凝胶冷冻过程中冰晶的生长，制备了一系列超长磷光泡沫。明胶水凝胶制备的异源明胶泡沫在0.15 g mL-1的浓度下激发365 nm黄绿色超长磷，在环境条件下的寿命可达485.8 ms。此外，明胶泡沫具有激发依赖性的磷光发射，发射颜色从蓝色到黄色不等。令人印象深刻的是，明胶泡沫具有超强的力学性能，压缩压力为4.44 MPa。实验数据和理论计算表明，超长磷光来源于氢键固定的铌基团簇。
这些结果将扩大发光多孔材料的范围，从脆性，不可加工，化学不稳定的晶体，到易于加工，高机械强度，最终具有生物相容性和环保的聚合物。（文本：水生）
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