东京科学大学 日本的一项新研究为创造更高效的多色透明发光材料提供了新的见解
学分:东京科学大学 科学家们正在寻找用于节能显示器(如发光二极管屏幕)和其他应用的发光透明膜，以及它为生物和电子研究的几个领域中的先进方法开辟的可能性
然而，尽管已经开发了发射多色光的透明固体膜，但是找到调节光发射的颜色和强度的有效方法一直是具有挑战性的
现在，在最近发表在《皇家化学学会材料进展》上的一篇论文中，描述了一种新的机制，可以很容易地调节一种新修饰的发光固体透明材料的发光——它只需要通过施加电压来调节它的质子浓度(或酸碱度)
这种材料是由日本东京科学大学的无机化学家和材料科学家真由多子教授的实验室开发的
Tadokoro教授和他的团队，包括Dr
日本国立大学的哈吉姆·卡梅布奇和
东京科学大学的泰和吉冈从一种叫做纳菲恩的透明聚合物薄膜开始
Nafion薄膜是众所周知的质子导体(通过质子的运动导电的材料)和阳离子交换剂(容易吸引带正电粒子的材料)
这两种性质被证明是材料最终帮助形成的发光控制的关键
Nafion的第三个特性是它的分子结构，这使得它对Tadokoro教授的团队更加有用
Nafion的结构使得铽(Tb)和铕(Eu)这两种金属的“复合物”在浸入含有金属复合物的溶液中时能够嵌入其中，铽(Tb)和铕(Eu)是众所周知的发光体
因此，该材料的制造过程简单且便宜
质子流引起发光颜色变化的机理
荣誉:真由多子博士 当最终产品——含金属络合物的聚合物膜——浸入酸性溶液(pH2-5；质子供体)，它变成绿色
浸泡在碱性溶液中(pH9-12；质子受体)，它变成红色
在中性溶液(pH 6-8)中，它变成黄色(红色和绿色的组合)
光谱分析告诉作者为什么会发生这些特定的颜色变化
在酸性溶液中，钠离子吸收的质子“开启”了铽金属离子，但没有开启铕金属离子
在碱性溶液中，铕金属离子成为焦点，而铽离子的发射被抑制
在中性溶液中，两者都发出光
这证实了材料内的质子浓度梯度决定了它的发光
然后，科学家们能够通过将材料浸泡在酸性溶液中后挂在电池上来轻松调节发光
酸性溶液使材料变成绿色
但是当施加电压时，随着质子向材料的负电荷侧移动，质子不足的正电荷侧开始变红
材料的中心部分变成了黄色
Tadokoro教授说，“我们认为这是我们研究中最具挑战性的部分，也是我们最大的成功
电场作用下固体介质中质子的流动是可以控制的，这一发现是史无前例的，它反过来允许我们控制发射光的“颜色”
在生物系统中，离子流负责许多基本的生化活动
我们展示的“固态离子学”可以在许多不同的领域找到应用
" 质子传导率引起的钠离子膜发光颜色变化的演示 当进一步被问及他的工作的实际意义时，他说，“我们的发现表明，制造廉价的多色发光玻璃或薄膜材料是可能的，这种材料的发射可以通过简单地施加电压来控制材料中的质子流动，从而控制质子梯度
换句话说，不仅电子传导，而且质子传导也是控制材料发光的一种方式
" 但是，虽然这项研究是实现广泛应用的透明发射器之旅的一大步，例如检测生物细胞中的酸碱度梯度或构建新型显示器和照明器，但这里开发的设备还没有完全准备好上市
Tadokoro教授说，“我们现在正试图在我们的系统中加入一种蓝光发射复合物，这样我们就可以获得一种可以在整个可见光谱范围内发光的材料
" 一旦实现这一目标，科学将会更进一步，新一代高度可调的多色发光材料可能不会太遥远
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