近日，英国威廉希尔公司陈东志教授课题组报道了一种亲水性无掺杂室温液相磷光硅纳米晶材料及其防伪应用研究成果，相关研究工作以“Luminescent Mechanism and Anti-CounterfeitingApplication of Hydrophilic, Undoped Room-TemperaturePhosphorescent Silicon Nanocrystals”为题在微纳米材料领域权威期刊《Small》（中科院一区Top，IF13.3）上发表。公司为唯一单位，英国威廉希尔公司陈东志教授为通讯作者，省部共建国家重点实验室硕士研究生郭馨为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和武汉市市科技局应用基础前沿项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202303464
硅纳米晶由于其天然丰度高、毒性低、光学性质优异等特点，在许多先进领域受到了广泛关注。然而，大多数研究只关注硅纳米晶的荧光性质，而对其室温磷光及相关应用的研究较少。现有的硅基磷光材料严重依赖于掺杂剂或活化剂，并且磷光在液相环境中由于溶解氧和水的存在容易猝灭，这极大地阻碍了它们的实际应用。因此，开发具有稳定荧光和水分散型室温磷光硅纳米晶仍面临着巨大挑战。
基于此，该工作报道了可水分散的、无掺杂的室温磷光硅纳米晶（UA-SiNCs）及其光学应用。采用端氢硅纳米晶与10-十一烯酸(UA)进行热硅氢化反应，在不含任何掺杂剂的情况下，首次得到了颜色可调的长寿命室温磷光UA-SiNCs。随后分别对其形貌、化学成分、稳定性和光学性质进行了表征。制备的UA-SiNCs以稳定的单分散胶体形式存在于甲醇中，在紫外光激发下展现出平均寿命为38.86 μs的亮红色荧光，在关闭激发光源后也展现出明亮的磷光，寿命长达0.85 s。研究发现，该发光特性主要来源于硅的直接带隙跃迁和表面羧基的n-π*跃迁。在此基础上，以海藻酸钠(SA)为粘合剂，制备了新型双模态发光UA-SiNCs基油墨，并且采用丝网印刷技术将该油墨应用在纤维素基材上制备防伪标签，UA-SiNCs/SA油墨表现出了优异的实用性。
上述研究成果是陈东志教授课题组在可控发光纳米材料领域取得的又一创新性突破，这一研究发现将为具有稳定荧光和长寿命室温磷光的硅纳米晶的直接制备和未来在高级防伪、信息加密等高级应用方面开辟新的路径。
