一种调制透明薄膜颜色发射的新方法

在一项突破性的发现中，科学家们找到了一种特殊而简单的途径来调节透明薄膜发射的颜色：质子流。

透明发光材料有多种用途，但到目前为止，发射颜色可调的多色发光固体透明材料还很少。现在，一组来自日本的科学家已经开发出一种前所未有的机制来调节固体聚合物薄膜的光电发射-通过施加电压来控制质子在其中的流动。他们的研究为创造更高效的多色透明发光材料提供了新的见解。

科学家们正在寻找用于节能显示器(如LED屏幕)和其他应用的发光透明薄膜，以及它为推进生物和电子研究几个领域的方法学所开辟的可能性。然而，尽管已经开发了多色发射的透明固体薄膜，但找到有效的方法来调节光发射的颜色和强度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，可以轻松地调节一种新的改性固体透明发光材料的发光-它只需通过施加电压来调节其质子浓度(或pH)。

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Makoto Tadokoro教授的实验室开发的。Tadokoro教授和他的团队，包括日本日本大学的Hajime Kamebuchi博士和东京科学大学的Tyho Yoshioka先生，从一种名为Nafion的透明聚合物薄膜开始。Nafion薄膜是众所周知的质子导体(通过质子运动导电的材料)和阳离子交换器(容易吸引带正电荷的粒子的材料)。事实证明，这两种特性是最终有助于形成的材料所提供的发光控制的关键。

Nafion的第三个特性使其对Tadokoro教授的团队更加有用，那就是它的分子结构。Nafion的结构允许两种金属，铽(Tb)和铕(Eu)的配合物在浸泡在含有金属配合物的溶液中时嵌入其中，这两种金属是已知的发光体。因此，该材料的制造工艺简单且成本低廉。

当最终产品-一种含有金属络合物的聚合物膜-浸泡在酸性溶液(pH2-5；质子供体)中时，它变绿了。浸泡在碱性溶液(pH9-12；质子受体)中，它会变红。在中性溶液(pH6-8)中，它变成黄色(红色和绿色的组合)。

光谱分析告诉了作者为什么会发生这些特殊的颜色变化。在酸性溶液中，Nafion吸收的质子打开的是Tb金属离子，而不是Eu金属离子。在碱性溶液中，Eu金属离子占据聚光灯，Tb离子的发射被熄灭。在中性溶液中，两者都发光。这证实了材料内部的质子浓度梯度决定了它的发光。

以创造科学技术促进自然、人类和社会的和谐发展为使命，TUS承担了从基础科学到应用科学的广泛研究。图斯采用了一种多学科的研究方法，并在当今一些最重要的领域进行了密集的研究。图斯大学是一个精英政体，在那里，最优秀的科学人才得到认可和培养。它是日本唯一一所培养出诺贝尔奖获得者的私立大学，也是亚洲唯一一所在自然科学领域培养诺贝尔奖获得者的私立大学。

Makoto Tadokoro博士是东京理工大学化学系的教授。他是一名无机化学家和材料科学家，研究兴趣包括超分子配位化学、质子学、水科学和有机分子导体。他名下有160多种出版物，还隶属于该领域的各种领先组织，如日本化学会，并因其工作而获得多个奖项。Https://www.tus.ac.jp/en/fac/p/index.php?4870。

这项研究得到了日本科学学会的佐川科学研究补助金(28-341年)、东京工业大学基金会研究和教育补助金(28036年)、马自达基金会的补助金(16KK-354号)、出泉科技基金会的补助金(H29-J-109号)和池谷科技基金会的补助金(0301067-A)的资助。