近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部微纳光电功能材料创新团队在材料领域国际顶级期刊Advanced Materials (IF=29.4)上在线发表了题为“Achieving Bright and Long-Lived Aqueous Room-Temperature Phosphorescence of Carbon Nitrogen Dots Through In-Situ Host-Guest Binding”的研究论文。材料学部2021级硕士研究生李杰为第一作者，材料学部王子飞副教授、北京师范大学袁方龙教授和国家纳米科学中心宿雯博士为共同通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）为第一通讯单位。
开发高效率且长寿命的室温磷光(RTP)材料对于扩大余辉发光材料体系的应用范围具有重要意义。然而，水中存在的溶解氧以及自由分子运动会导致三线态激子非辐射失活，因此在水溶液中具有高效RTP发射的材料目前十分罕见。本文提出一种原位主-客体策略，通过三聚氰酸原位衍生客体碳氮点(CNDs)并与主体三聚氰酸(CA)进一步共热解形成CNDs复合材料(CNDs@CA)，以此构建高性能的水相RTP材料。该CNDs@CA固体粉末的RTP量子产率和寿命分别为6.89%和174.51 ms，而在加入50 wt%水后，CNDs@CA的RTP量子产率和寿命分别增加到26.89%(提高3.9倍)和951.25 ms(提高5.5倍)。即使在完全水溶液环境中(含水量高达400 wt%)，CNDs@CA也表现出持久的水增强RTP特性和极好的光学稳定性。实验研究和理论计算结果表明，CNDs@CA和水分子之间可以形成强大的氢键网络结构，可有效地稳定三线态激子，抑制非辐射跃迁，并有效促进CA到CNDs的能量传递，从而产生水增强RTP特性。基于此高效的水相RTP发射性质，本文也成功探索了CNDs@CA溶液在体内/体外生物余辉成像、防伪安全及光学信息存储等前沿领域的潜在应用。本论文不仅可以为水相室温磷光材料的理性设计和多领域应用开辟道路，同时也有助于深入认识室温磷光材料在水溶液的发光机制和调控规律，从而有效推动新一代发光材料的快速发展。
王子飞，齐鲁工业大学（山东省科学院）副教授，博士，硕士生导师，于2019年加入材料科学与工程学部开展教学科研工作。作为第一/通讯作者在Adv. Mater. (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed.、Coordin. Chem. Rev.、Adv. Sci. (2篇)、Small等期刊发表SCI收录论文近20篇，被引用2200余次，ESI高被引论文3篇，受邀封面论文2篇；主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金等科研项目6项。以第一完成人获得第十七届济南市优秀自然科学学术成果一等奖、中国材料大会优秀报告奖等；申请发明专利15件，授权专利11件 (其中国际专利1件)，已实现成果转化6件。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202401493
