新型彩色塑料薄膜：多功能传感器与电子显示屏的新材料突破
研究图像展示了传感器分子的化学结构、添加氟离子后溶液颜色与发光的改变，以及最终制得的高分子薄膜的发光特性。这些图像由武田洋平教授团队提供。
在电子技术不断演进的背景下，塑料材料正逐步突破传统应用边界，成为先进显示和传感系统的理想平台。近年来，研究人员通过将塑料材料与光学功能分子结合，成功提升了显示设备的色彩还原能力。
在最新发表于《Angewandte Chemie 国际版》的研究中，由大阪大学联合多家机构的团队开发出一种创新性的硼烷分子。这种分子在与氟离子结合时能表现出独特的光发射行为，且易于与常见塑料融合，成为适用于电子显示与化学传感领域的多功能材料。
三粒基硼烷（TAB）是一类具有光化学响应特性的分子，广泛应用于光电子器件中。通常情况下，当TAB分子与氟离子等阴离子结合后，会引发其电子结构的改变，进而导致光发射波长向短波方向移动（即蓝移）或光强下降（关断反应）。
相比之下，光发射波长的红移现象极为罕见，因缺乏系统的设计方法。该研究团队正是聚焦于这一挑战，尝试设计出能够在阴离子刺激下发生红移反应的新型TAB分子，并可轻松整合进塑料电子器件。
“我们开发的硼基材料在与氟离子结合时呈现出红移现象。”论文主要作者青田苗指出，“这种效果源于我们减小了分子基态的轨道能隙，并将TAB分子从传统的电子受体转变为电子供体，从而增强了激发态的电荷转移。”
研究团队成功将这种新型TAB-氟化物复合物掺入聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等常用聚合物薄膜中。令人惊喜的是，这种掺杂并未影响红移光的稳定性。其中一种薄膜甚至表现出温暖的白光特性，非常接近自然日光。
“我们对这种薄膜材料的可调节性感到非常振奋。”资深作者武田洋平教授表示，“凭借苯那硼化物的双极性特性，我们能够制备出覆盖从蓝色到近红外波段的塑料薄膜，适用于显示器件和高灵敏度阴离子检测。”
该研究为电子显示屏技术带来了新的突破。此外，通过进一步优化TAB分子的选择性，使其仅对特定阴离子产生响应，将大大提升其在传感领域的实用价值。
更多详情可参考：Nae Aota 等人，《三雅基苯烷衍生物中的阴离子响应比色与荧光红移：苯那波林作为路易斯酸和电子供体的双重作用》，《Angewandte Chemie 国际版》，2024年。DOI：10.1002/anie.202405158。
期刊信息：《Angewandte Chemie 国际版》
本研究由大阪大学提供。