image: Embroidery using fluorescent thread on the left-hand leaf, and phosphorescent thread on the two flowers. Both glow under a UV light (Middle) but only the phosphorescent thread glows in the dark briefly (Right). view more
Credit: Northeast Forestry University
科学家们受到木材磷光现象的启发，发明了一种绿色可持续的余辉发光材料，有望在未来应用于生物医学成像与荧光传感等领域
由中国东北林业大学与英国巴斯大学科学家组成的国际研究小组发现了木材会发出磷光这一现象，并且该小组通过研究发现木材的磷光主要是木材细胞壁中木质素所导致的。
室温磷光现象指的是物质在吸收譬如紫外等高能量光子后发出的一类辉光现象。这种现象与荧光的最大不同是，当它撤去激发光源后，它可以依旧发出光，持续时间从毫秒到小时不等。
国际研究小组发现了木材会发出这一类约为毫秒级微弱室温磷光，这一现象主要是木材细胞壁中的三维纤维素/半纤维素分子网络对木质素的限域所导致的。
受到这一现象启发，国际研究小组利用人造的三维分子网络限域木质素，从而制得余辉发光时间可达秒级的室温磷光材料。
并且，该团队发现可以通过调节三维分子网络孔隙的大小，来对余辉发射时间进行调控
本文通讯作者之一，巴斯大学詹姆斯教授表示：其实许多木质素本身都可以发光，但是这些光子很容易木质素本身的分子振动吸收，所以很难被观察到。
但是，我们很幸运的发现当把木质素限域到基质中的时候，分子的振动可以被有效抑制，从而获得了可被肉眼观察到的长余辉发射现象。
我们希望通过该研究有效克服之前该类室温磷光材料存在的，譬如制备困难或者原材料环境相容性差，等一系列难题。
詹姆斯教授也表示：尽管我们的材料还有许多需要改善的地方，但是相较于传统的由化石资源制备的长余辉材料，我们的材料更加环保、廉价，在未来具有更广泛的应用前景。
该联合团队在制备该类室温磷光余辉材料后，还成功将该类材料制备成余辉发光丝线，有望应用于未来奢侈品商标防伪。
该文的领衔通讯作者东北林业大学陈志俊教授表示：这确实是一个有趣并让人意外的发现，事实上，该发现不仅仅为可持续室温余辉发光材料提供了新的选择，也为地球上每年产出高达600万亿吨的木质素高值化利用，指明了全新的路径。
Journal
Cell Reports Physical Science
Article Title
Sustainable afterglow materials from lignin inspired by wood phosphorescence
Article Publication Date
23-Aug-2021