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木材在接受光照时，竟然可以发出余辉！
该论文共同第一作者为东北林业大学先进木质材料工程研究中心硕士研究生万珂良、田兵教授、博士研究生翟迎香，以及中国科学院大连化学物理研究所刘宇轩博士，论文共同通讯作者为东北林业大学材料科学与工程学院陈志俊教授、南京工业大学柔性电子重点实验室与先进材料研究所安众福教授与中国科学院大连化学物理研究所李昌志研究员。
从应用上看，该团队制备出的余辉 RTP 木材，可以在构建拥有视觉装饰效果的可持续余辉家具方面发挥巨大的潜力。与此同时，其也可以被用来制作能够发光的广告板。
“相对于粉末、薄膜、晶体等形式的余辉 RTP 材料，这种结构型发光材料拥有一定的优势，比如高机械性能。所以我们也在尝试拓宽这种材料的应用场景，并期待能与更多合作伙伴联合，将这种材料用于解决更多其他领域的问题上。”陈志俊说。
图丨陈志俊（来源：陈志俊）由于接受光照后的木材发出的余辉并不长，不仔细观察很难注意得到。因此研究初始阶段，当学生偶然发现这个现象时，团队成员还猜测是否是木材在加工过程中受到污染，或者有细菌存在导致。陈志俊解释说：“后来我们才知道，这种发光现象，是木材本身就存在的一种特性。”
木材作为可以代替石油资源的可再生资源，其中含有一种叫做木质素的主要成分，其含量占木材总质量的 15-30%。而木质素中存在的芳香族结构，赋予其一定的光理化性质，有助于制备余辉 RTP 材料。
因此，该研究团队提出了一种氧化方法，采用过氧化氢溶液，把天然的木质素，原位氧化生成含有芳香族发色团和脂肪酸的氧化木质素（oxidized lignin，OL）。
图丨RTP木质素氧化原理图（来源：Nature Communications）在 OL 中，脂肪酸借助氢键把芳香酸“锁定”并触发长余辉发射。最终，在不增加其他合成基质的条件下，该研究团队成功地把木质素，转变成可持续的余辉 RTP 材料。
实验结果显示，在紫外光的照射下，OL 呈现出集中在~464nm 的强荧光发射，以及磷光集中在~525nm 的余辉 RTP 发射。根据时间分辨光谱， OL 显示出的余辉发射持久又稳定，且能在相同的发射波长下，保持长达 800ms 的弱磷光发射。
图丨OL 的余辉 RTP 发射（来源：Nature Communications）同时，值得一提的是，在这一发现的启发下，一条 RTP 木材智能生产线得以建立，并用于高效制备 RTP 木材。
据陈志俊介绍，这篇论文中的两位审稿人给予了非常正面的评价。
一位审稿人认为该研究具有极高的创新性，也非常有趣，不仅能够引发学术界的关注，还有利于吸引工业界的关注，尤其是纸浆和造纸工业以及木材工业。另一位审稿人认为该研究提出了一个新颖的概念，为可持续化学和长余辉材料等领域的研究者，提供了良好的借鉴。
图丨RTP 木材的制备（来源：Nature Communications）此外，陈志俊也指出了这项技术目前存在的不足之处。
其一，制备出的余辉 RTP 材料，只能在紫外光的激发下发出余辉，但由于紫外光对人体的伤害较大，家庭通常不会采用紫外光进行照明。
其二，制备的过程并非尽善尽美。用于氧化的过氧化氢溶液，在加热过程中容易爆炸。
其三，把木材中的一些物质进行氧化，会对木材的结构、热稳定性、耐久性和耐湿性等造成破坏。
“但是我们已经在做一些工作，来弥补其中的大部分缺陷了。”陈志俊表示。
对于该研究的后续计划，他表示，将以一种更加温和安全的方式制备木材。并且，让木材在获得发光性能的同时，提升力学强度、热稳定性、阻燃特性等其他方面的性能。
参考资料：
1.Wan, K., Tian, B., Zhai, Y. et al. Structural materials with afterglow room temperature phosphorescence activated by lignin oxidation. Nature Communications 13, 5508 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33273-1
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