新型彩色塑料薄膜材料在传感器与电子显示屏中展现新潜力
该研究展示了显影传感器分子的化学结构、溶液在加入氟离子后的颜色变化、发光颜色的变化以及高分子薄膜在加入氟离子后的发光表现。图示由武田洋平提供。
塑料在电子领域中的应用正变得日益多样化，尤其是在显示技术的色彩表现方面，最新研究成果正在推动这一方向的发展。
大阪大学与合作伙伴在《天化学国际版》发表的一项研究中，研发出一种新型硼烷分子，其在与氟结合时展现出独特的光发射性能。这种分子可简便地整合进常见塑料中，使其具备适用于电子显示及化学传感的多功能特性。
三粒基硼烷（TAB）是一类在光学领域具有广泛应用前景的分子。通常情况下，当其与氟化物等阴离子结合时，其电子结构的变化通常导致光发射波长变短（蓝移）或光强下降（关断响应）。
然而，光发射波长的延长（红移）在传统设计中较为罕见，因为缺乏相应的方法论指导。本研究团队正是聚焦于开发一种能够在结合氟化物等阴离子时表现出红移响应的新型TAB材料，并使其易于应用于塑料电子设备。
“我们的硼基传感器在与氟化物等阴离子结合时会呈现出红移反应，”该研究的主要作者青田苗指出。“这一现象的实现依赖于基态分子轨道能隙的缩小，并通过将TAB从电子受体转变为供体，从而增强其激发态下的电荷转移能力。”
研究的一大亮点在于将TAB-氟化物成功掺入聚苯乙烯与聚（甲基丙烯酸甲酯）等常见塑料薄膜中。塑料基质对红移发光未造成干扰。其中一些薄膜甚至展现出温暖的白光，这种光色非常接近自然阳光，具有极高的应用价值。此外，通过调控氟离子的添加量，还可实现光发射颜色的精细调整。
资深作者武田洋平表示：“我们对薄膜材料的可调性感到非常兴奋。”“基于苯那硼化物的双极性，我们能够制备出从蓝色到近红外的塑料薄膜，适用于显示技术和超高灵敏度阴离子检测。”
这项研究为电子显示技术提供了关键突破。同时，通过对TAB分子进行选择性调节，使其在多种阴离子共存的环境下仍能专一性地检测特定阴离子，也为高精度传感器设计开辟了新的路径。
更多信息：Nae Aota 等，《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）。
期刊信息：Angewandte Chemie 国际版
由大阪大学提供